Wiele urządzeń stomatologicznych pracuje w oparciu o wodę - autoklawy, termodezynfektory, unity. Nowoczesne unity stomatologiczne jak np. XO FLEX i XO FLOW rezygnują z uciążliwego systemu butelkowego i są podłączane do sieci wodociągowej. Autoklawy wymagają ręcznego dolewania wody demineralizowanej lub indywidualnej instalacji demineralizacyjnej. Myjnie termodezynfektory często potrzebują wody demineralizowanej do ostatniego cyklu płukania narzędzi.
Wysoka mineralizacja i twardość wody mają realny wpływ na częstotliwość serwisowania, redukcję niezawodności i mogą wpływać na szybsze zużycie komponentów oraz samego urządzenia. Woda demineralizowana rozprowadzona do każdego unitu i sterylizatorni jest najwygodniejszym rozwiązaniem i w perspektywie czasowej będzie miała największy zwrot z inwestycji. Jakie są możliwości wprowadzenia jej w gabinecie stomatologicznym?
Czemu jakość wody ma takie znaczenie?
Woda, która nie zostanie odpowiednio uzdatniona, z czasem odkłada osady na ściankach przewodów wodnych i zbiorników — nie tylko popularny „kamień", ale też inne produkty reakcji chemicznych zachodzących w instalacji. Takie osady uszkadzają membrany, uszczelki i wnętrza instrumentów. Osad może także wpłynąć na funkcjonowanie mierników poziomu wody oraz może, po oderwaniu się, blokować przepływ wody w np. mikrosilniku lub zablokować domknięcie się elektrozaworu. Dodatkowo w miejscach zastoju wody (na osadzie) oraz na biofilmie, tworzącym się na ściankach rurek, dochodzi do namnażania mikroorganizmów. Ryzyko mikrobiologiczne i chemiczne wzajemnie się wzmacniają - biofilm łatwiej zasiedla powierzchnie pokryte osadem mineralnym.
Twardość wody a mineralizacja – jakie są różnice?
To często mylone pojęcia. Twardość wody to obecność konkretnych jonów – głównie wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺). Wyróżnia się twardość węglanową i niewęglanową. Pierwsza pochodzi od wodorowęglanów wapnia i magnezu, druga od ich siarczanów i chlorków. Różnica zachodzi przy podgrzewaniu wody – wtedy związki tworzące twardość węglanową wytrącają się jako osad – popularny „kamień”.
Mineralizacja jest szerszym pojęciem – to ogólna ilość wszystkich rozpuszczonych substancji w wodzie: nie tylko wapnia i magnezu, ale też sodu, chlorków, wodorowęglanów, siarczanów i innych jonów (np. Na⁺, Cl⁻, HCO₃⁻, SO₄²⁻).
Dlatego zmiękczona woda, może być nadal wysoko zmineralizowana (bo nie zredukowano stężenia pozostałych jonów), ale woda zdemineralizowana będzie zawsze miękka.
Podczas demineralizacji można mówić o redukcji do poziomu usunięcia 95-99% jonów. Woda całkowicie ich pozbawiona, jest nazywana dejonizowaną i wykorzystywana jest raczej tylko w celach laboratoryjnych.
Zarówno zmiękczanie jak demineralizacja wody należą, obok usuwania zagrożeń mikrobiologicznych, to szerszego pojęcia – uzdatniania wody.
Jak mierzy się poziom miękkości i demineralizacji wody?
To dwa różne parametry, które mierzy się różnymi metodami.
Twardość wody sprawdza się najszybciej popularnymi paskami testowymi. Działają na zasadzie reakcji chemicznej z jonami Ca²⁺ i Mg²⁺, a wynik odczytuje się ze zmiany koloru — najczęściej w skali °dH (stopnie niemieckie) lub °f (stopnie francuskie). To wystarczające narzędzie do szybkiej kontroli, np. potwierdzenia, że zmiękczacz działa prawidłowo. Pasek nie powie nam jednak nic o pozostałych jonach w wodzie, czyli o jej mineralizacji.
Co istotne, paski z reguły mierzą oba rodzaje twardości wody – węglanową i niewęglanową. Jednak niektórzy producenci skupiają się na pomiarze twardości węglanowej. Robi tak np. XO CARE w swoich unitach – bo to ta twardość odpowiada za odkładanie się kamienia, który jest najbardziej szkodliwy dla urządzenia. W unitach XO FLOW wprowadza się pomiar twardości węglanowej do systemu, a ten oblicza po jakim czasie należy wymienić filtr urządzenia.
Aby zmierzyć tylko twardość węglanową, używa się testów kropelkowych, które polegają na dodawaniu do próbki wody przygotowanego odczynnika w kroplach. Test daje z reguły wynik w skali niemieckiej °dH. Jest dosyć popularny w akwarystyce.
Mineralizację z kolei mierzy się sondą konduktometryczną. Mierzy ona przewodność elektryczną wody, ponieważ wszystkie rozpuszczone jony (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Cl⁻, HCO₃⁻, SO₄²⁻) są jednocześnie dobrymi przewodnikami prądu. Wyższa przewodność równa się wyższej mineralizacji – działa to jak związek przyczynowo skutkowy. To właśnie w tej metodzie wynik oznacza jednostkami µS/cm (mikrosiemensy na centymetr).
Sondą można też szacować twardość — jednak będzie to już tylko korelacja. Woda po procesie zmiękczania ma podobną przewodność jak przed nim, bo jony Ca²⁺ i Mg²⁺ zostały zastąpione jonami Na⁺, które równie dobrze przewodzą prąd. Sonda nie odróżni twardej wody od miękkiej, jeśli mineralizacja ogólna pozostaje podobna. Dlatego do kontroli twardości sonda nie zastępuje patyczka — obie metody są komplementarne.
Precyzyjny pomiar każdego jonu z osobna jest możliwy wyłącznie w warunkach laboratoryjnych — w praktyce nie jest stosowany w gabinetach stomatologicznych.
Paski testowe i sonda konduktometryczna.
Źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Conductivity_Meter_using_Hanna_HI8033.jpg
Przykładowe wymagania urządzeń
Różne kategorie i dane modele urządzeń mają różne wymagania co do poziomu uzdatniania wody, a także jej ilości i ciśnienia.
Co istotne, urządzenia obok wody demineralizowanej, korzystają też ze zwykłej – autoklawy używają jej do chłodzenia zbiornika, myjnie do głównego procesu mycia, a unity do spłukiwania spluwaczki.
Natomiast woda uzdatniona potrzebna jest do generowania pary w autoklawach, ostatniego etapu mycia w myjniach i może być użyta do tworzenia sprayu wodnego w instrumentach unitu.
Unity stomatologiczne pobierające wodę z sieci wodociągowej (bez systemu butelkowego) mają z reguły mniej restrykcyjne wymagania mineralizacji wody niż termodezynfektory i autoklawy. Jednak wysoko zdemineralizowana woda zredukuje lub wyeliminuje problemy wynikające z akumulacji i nagromadzania się osadów i biofilmu w systemach wodnych oraz zapychania się i degradacji elektrozaworów czy przewodów wodnych unitu i instrumentów. Wiele problemów dotyczących braku wody, wycieku wody w unicie lub jej niewystarczającego ciśnienia, wynika właśnie z osadów budujących się wewnątrz układu wodnego unitu.
Poniżej rozpisaliśmy wymagania dla produktów z naszego portfolio:
Wiele urządzeń na rynku (w powyższej tabeli autoklawy i termodezynfektory) ma wbudowane czujniki przewodności wody które ostrzegają użytkownika, gdy wartość maksymalna zostanie przekroczona.
Sposoby uzdatniania wody
Praktyka uzdatniania wody w gabinetach stomatologicznych jest różna. Większość lekarzy i właścicieli gabinetów jest zaznajomiona z używaniem wody zdemineralizowanej lub destylowanej tylko w kontekście autoklawu. Z reguły produkuje ją destylarka lub niewielka odwrócona osmoza, umieszczona zaraz obok urządzenia. Jednak sposobów na uzdatnianie wody jest więcej i każdy ma swoją funkcję.
Poniżej omówiliśmy sposoby uzdatniania wody, które mają zastosowanie w gabinetach stomatologicznych.
Zmiękczacz wody
To najczęściej spotykany sposób. Żywica jonowymienna w zmiękczaczu zatrzymuje jony Ca²⁺ i Mg²⁺, oddając w zamian jony Na⁺, które nie powodują już kamienia. Dzięki temu spada ogólna twardość wody, przy małym wzroście stężenia Na⁺, który z reguły nie ma znaczącego wpływu.
Natomiast całkowita mineralizacja wody zostaje na podobnym poziomie - woda po zmiękczaniu nadal zawiera tę samą ilość rozpuszczonych substancji, zmienia się tylko ich skład. Jony nie tworzą już klasycznego kamienia, ale mogą powodować korozję metalowych elementów, reagować z materiałami stomatologicznymi i tworzyć inne rodzaje osadów. Dodatkowo sól używana do regeneracji zmiękczacza (NaCl) może przy nieprawidłowym działaniu urządzenia przenikać do wody w wyższych stężeniach, co jest szkodliwe dla precyzyjnych mechanizmów.
Zmiękczacz wody jest czasem określany jako wymiana jonowa – tak samo jak część urządzeń demineralizujących. Różnica między nimi jest jednak fundamentalna: zmiękczacz wymienia tylko wybrane jony (Ca²⁺, Mg²⁺ na Na⁺), podczas gdy demineralizator wymiany jonowej wymienia wszystkie jony z wody. Nie należy zatem traktować tych urządzeń jako równoważnych, choć nomenklatura może być taka sama.
Odwrócona osmoza (RO)
W tej metodzie, woda jest tłoczona pod ciśnieniem przez półprzepuszczalną membranę, o „porach” (dokładniej przestrzeniach międzycząsteczkowych) ~0,0001 µm – czyli mniejszych niż jakikolwiek jon. Membrana przepuszcza tylko cząsteczki wody, zatrzymując 95–99% wszystkich rozpuszczonych substancji: zarówno kationów (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺), jak i anionów (Cl⁻, SO₄²⁻, HCO₃⁻).
Ta metoda ma wysoką skuteczność – zatrzymuje prawie wszystkie rozpuszczone substancje. Jednak membrana urządzenia, jeśli działa samodzielnie, łatwo się zapycha ze względu na twardość wpływającej wody i cząsteczki mechaniczne. Dlatego z reguły montuje się przed nią zmiękczacz wody.
Wymiana jonowa do demineralizacji
To drugi sposób demineralizacji. Woda przepływa przez wkład wypełniony mieszanką dwóch rodzajów żywic syntetycznych — kationowej i anionowej, które zmieniają jony w cząsteczki wody, praktycznie je usuwając z wody.
To wręcz najskuteczniejsza metoda demineralizacji wody w gabinecie, w dodatku stosunkowo prosta konstrukcyjnie. Jednak ma ograniczenie – wkłady żywiczne dosyć szybko się nasycają (chociaż to zawsze zależy od specyfikacji) i muszą zostać wymienione lub poddane regeneracji. Przed zakupem warto sprawdzić jaki system przewidział producent – niektóre wkłady żywiczne odsyła się na regenerację (wtedy z reguły do urządzenia dostarczane są dwa, aby nie było zastoju w pracy), a niektóre trzeba dokupić.
Wymiana jonowa z reguły jest stosowana w duecie z odwróconą osmozą. Ich kolejność zależy od tego co chcemy osiągnąć. Zastosowana po odwróconej osmozie działa jako „doczyszczacz” wody i ma znacznie dłuższą żywotność. Z kolei ustawienie jej przed osmozą, daje większy przepływ wody - co jest istotne gdy nie ma zbiornika na wodę z odwróconej osmozy.
Układ zmiękczacz + Odwrócona osmoza + Wymiana jonowa
To najskuteczniejsze połączenie. Odwrócona osmoza i wymiana jonowa radzą sobie świetnie z końcową demineralizacją wody, ale twarda woda zatyka membranę osmozy i mocniej eksploatuje żywicę w wymianie jonowej, skracając żywotność obu urządzeń. Dlatego jest potrzebny zmiękczacz na początku systemu, który działa jak filtr ochronny.
Przykładowe urządzenia do wymiany jonowej i odwróconej osmozy
Czy woda demineralizowana i destylowana to to samo?
Woda destylowana powstaje poprzez odparowanie i ponowne skroplenie pary, co usuwa jony i większość mikroorganizmów. W teorii może mieć przewodność zbliżoną do wody demineralizowanej. Jednak nie używa się jej w gabinetach stomatologicznych, głównie z dwóch powodów.
Brak kontroli parametrów – woda destylowana produkowana przez typową destylarkę albo kupowana w sklepach nie ma ustandaryzowanej i powtarzalnej przewodności. Użytkownik de facto nie wie czy taka woda spełnia wymagania autoklawu – musiałby mierzyć jej przewodność przy każdym cyklu destylacji/patii butelki. Z kolei układ odwróconej osmozy czy jonowymienny, jest projektowany pod konkretną wartość zdemineralizowania na wyjściu. Dlatego woda destylowana nie nadaje się do użycia w restrykcyjnym środowisku gabinetu.
Koszty zakupu i logistyki – początkowo woda destylowana kupowana w butelkach może wydawać się tańszym rozwiązaniem, ale przy regularnym zużyciu wody przez urządzenia, koszty zaczynają szybko rosnąć i są stałym obciążeniem. Do tego trzeba dodać koszty logistyki: zakupy, kontrola stanu magazynowego, kontrola ryzyka skażenia przy nalewaniu, czas pracowników. Problemy te nie znikają przy stosowaniu destylarki – nadal trzeba ją regularnie czyścić, uważać na skażenie przy nalewaniu i kontrolować poziom wody. Demineralizacja ma wyższy koszt wstępny, który potem znacząco maleje, a sam system wymaga minimalnej obsługi.
Dlaczego samo zmiękczanie wody nie wystarczy?
Samo zmiękczenie wody (usunięcie tylko jonów wapnia i magnezu), bez jej demineralizacji, czyli oczyszczenia z pozostałych jonów, niesie za sobą konkretne ryzyka dla urządzeń medycznych:
Powstawanie osadów
Zmiękczona woda nadal ma wysoką mineralizację — zmienił się tylko skład jonów, nie ich ilość. W miejscach, gdzie woda lokalnie odparowuje lub zasycha, rozpuszczone sole odkładają się jako film lub osad. Nie jest to klasyczny kamień wapienny, ale efekt eksploatacyjny bywa podobny.
W unicie dotyczy to przede wszystkim miejsc, w których woda ma okazję do odparowania – o wyższej temperaturze lub tam gdzie ma okazję wyschnąć. Osad gromadzi się na dyszach i drobnych elementach, stopniowo zaburzając pracę precyzyjnych mechanizmów. Może także się oddzielić i przenosić do innych miejsc, np. zasłonić wylot sprayu.
Problem dotyczy także płukania końcowego w termodezynfektorze. Jeśli woda płucząca ma wysoką mineralizację, przy suszeniu narzędzi jej sole zasychają na ich powierzchni, zostawiając smugi i białawy nalot. Ciepło późniejszej sterylizacji w autoklawie dodatkowo utrwala ten osad — sole nie odparowują, lecz koncentrują się na instrumencie. Dlatego norma EN ISO 15883 wymaga do płukania końcowego wody demineralizowanej, a nie jedynie zmiękczonej: sama redukcja twardości nie zapobiega powstawaniu osadu na instrumencie.
Korozja od chlorków
Chlorki (Cl⁻) są obecne w wodzie sieciowej i zmiękczacz ich nie usunie. Co istotne – podczas uzupełniania soli w zmiękczaczu może dochodzić do niekontrolowanego wzrostu stężenia chlorków w wodzie. Są silnie korozyjne dla stali nierdzewnej i stopów metali używanych w turbinach, kątnicach i zaworach unitu. Korozja wżerowa jest trudna do wykrycia i prowadzi do stopniowego niszczenia precyzyjnych elementów.
Brak ochrony mikrobiologicznej
Zmiękczanie nie ma żadnego wpływu na bakterie i biofilm – mogą nadal się namnażać, tworząc realne zagrożenie dla pacjentów. Co istotne, demineralizacja, sama w sobie, również nie wpływa na ochronę mikrobiologiczną, ale robi to zastosowanie w jej procesie odwróconej osmozy. [FK2.1]Wynika to wprost z zasady działania membrany RO - jej pory (~0,0001 µm) są nie tylko mniejsze od jonów, ale też wielokrotnie mniejsze od bakterii (~1 µm) i wirusów. Efekt wzmacnia szczelny zbiornik membranowy, który odcina zgromadzoną wodę od powietrza i tym samym od wtórnego skażenia z zewnątrz.
Jakie rozwiązanie jest optymalne?
Skuteczny układ uzdatniania wody w gabinecie stomatologicznym powinien się składać kolejno z:
1. Wstępna ochrona:
Filtr mechaniczny – pierwsza linia ochrony, zatrzymuje cząstki stałe i zawiesiny z wody sieciowej, chroniąc kolejne elementy układu przed zapychaniem.
Filtr węglowy – usuwa chlor i chloraminy dodawane do wody sieciowej jako środek dezynfekcyjny. Chlor jest agresywny wobec membrany RO i nawet krótka ekspozycja może trwale obniżyć jej skuteczność.
Zmiękczacz – redukuje twardość, chroniąc membranę odwróconej osmozy i żywice w wymianie jonowej, tym samym wydłużając ich żywotność.
2. Demineralizacja:
Odwrócona osmoza i wymiana jonowa są stosowane w różnej kolejności, zależnie od potrzeb gabinetu:
Odwrócona osmoza ze zbiornikiem buforowym, a następnie wymiana jonowa.
W tym układzie odwrócona osmoza zapewnia główny zasób wody zdemineralizowanej dla całego gabinetu. Wymiana jonowa z kolei działa jako dodatkowe rozgałęzienie, oczyszczając maksymalnie wodę, która jest używana do autoklawu.
Zaletą tego systemu jest długa żywotność żywic w wymianie jonowej – filtrują wodę, która jest już bardzo mocno zdemineralizowana. Odwrócona osmoza, jeśli tylko ma zmiękczoną wodę, cechuje się dużą żywotnością, więc może działać jako główny demineralizator.
Wadą tego układu jest jednak przepływ – odwrócona osmoza bardzo wolno filtruje wodę i może nie nadążać za zapotrzebowaniem w gabinecie – np. podczas sesji szlifowania lub końcowego płukania podczas mycia termodezynfektorem.
Dlatego w takim systemie stosuje się dodatkowo zbiornik buforowy, najlepiej membranowy, który ma za zadanie gromadzić wodę z odwróconej osmozy. Membrana wewnątrz zbiornika w momencie zapotrzebowania napiera na wodę, wytwarzając ciśnienie, więc nie potrzebuje pompy. Jednocześnie oddziela wodę od zewnętrznych zanieczyszczeń, eliminując ryzyko wtórnego skażenia.
Zbiornik membranowy daje też większą swobodę w lokalizacji, bo wytwarza ciśnienie, jednak nadal trzeba pamiętać o tym, że im dłuższy ciąg wodny, tym większe straty w wydajności i mniejsze ciśnienie końcowe. Mechanizm membranowy może nie poradzić sobie z doprowadzeniem wody do góry przez np. kilka pięter. Rozmiar zbiornika dobiera się do zapotrzebowania na ilość wody w l/min i wymaganego ciśnienia wody w urządzeniach.
Wymiana jonowa a następnie odwrócona osmoza.
W tym rozwiązaniu to wymiana jonowa przeprowadza główną demineralizację, a odwrócona osmoza działa jako „doczyszczacz”, prowadząc wodę głównie dla autoklawu. Jego zapotrzebowanie nie jest ciągłe, ani duże, więc wolna filtracja nie stanowi tu problemu. Nie trzeba też montować zbiornika buforowego, ani szukać dla niego lokalizacji.
Wadą takiego rozwiązania jest częstsza wymiana żywic. Jednak to nadal zależy od specyfikacji urządzenia i sposobu wymiany wkładów. Przykładowo MELAdem 53 pozwala na demineralizację do 2800 litrów wody. Gdy złoże się wyeksploatuje, wysyła się je do regeneracji, a na ten czas podłącza drugi zbiornik z żywicą – dlatego urządzenie zawsze jest dostarczane z dwoma. [PB3.1][FK3.2]
Wybór rozwiązania będzie zależał od wstępnej mineralizacji wody (przy bardzo wysokiej, zastosowanie odwróconej osmozy najpierw, może mieć większy sens), ilości miejsca w gabinecie czy tego jak często chcemy wymieniać żywice.
Nie wszystkie elementy muszą być montowane osobno – przykładowo filtr mechaniczny, węglowy, zmiękczacz i odwrócona osmoza występują w jednym urządzeniu all-in-one.
3. Filtracja końcowa:
Filtr mechaniczny – chroni urządzenia przed ewentualnymi cząstkami ze zbiornika lub instalacji. Z reguły takie filtry są już domyślnie zamontowane w urządzeniach.
Dlaczego systemowa demineralizacja się opłaca?
- Łatwiejsza kontrola i logistyka – jeden system uzdatniania wody to jeden zestaw filtrów do wymiany, w jednym miejscu. To znacznie ułatwia kontrolowanie ich zużycia i proces wymiany.
- Niższe koszty eksploatacji – podobnie jak wyżej - nie musimy wymieniać filtrów w paru systemach (przy każdym urządzeniu), tylko w jednym. Dodatkowo umiejscowienie wymiany jonowej po odwróconej osmozie, jeszcze bardziej obniży koszty wymiany filtrów.
- Prostsza obsługa autoklawu – nie wymaga ręcznego dolewania wody, ani pilnowania jej poziomu.
- Narzędzia po myciu w termodezynfektorze są pozbawione smug.
- Wyższa niezawodność pracy unitów - demineralizowana woda zmniejsza ryzyko awarii systemu wodnego unitu, odkładania się osadów i zatykania instrumentów oraz mikrosilników. To ostatecznie przekłada się na niższe ryzyko przestojów i docelowo obniża koszty serwisu.
Jakość mikrobiologiczna wody w unitach stomatologicznych
Większość unitów na rynku jest wyposażona w system butelkowy, gdzie przechowywana jest woda na czas pracy. Jej jakość zależy nie tylko od jakości uzdatniania w instalacji wodnej, ale też od systematycznego przepłukiwania linii wodnych przed i po procedurach, dezynfekcji butelki oraz warunków, w których jest napełniania. Dlatego zastana woda w butelce i instalacji unitu, gdy nie jest ciągle i rygorystycznie dezynfekowana, niesie ryzyko tworzenia biofilmu i Legionelli. Poza ryzykiem zagrożenia mikrobiologicznego, system butelkowy jest często niepraktyczny i uciążliwy – np. przy dłuższych sesjach szlifowania.
Alternatywnym rozwiązaniem jest podłączenie unitu bezpośrednio do instalacji wodnej – jak w przypadku unitów XO CARE. Wtedy woda nie ma styczności z zewnętrznymi zanieczyszczeniami, do momentu jej użycia. Dodatkowo unity XO CARE posiadają automatyczną dezynfekcję układu wodnego oraz system całkowitego spuszczania wody z unitu na noc – co jest o tyle istotne, że to stagnacja wody zwiększa ryzyko namnażania bakterii.
Przygotowanie do procedury dezynfekcji układu wodnego i spuszczenia wody na noc w unitach XO.
Więcej o systemach dezynfekcji w unitach XO CARE napisaliśmy w tym artykule.
Dodatkowo, niezależnie od rodzaju unitów, w przypadku dużych klinik lub wszędzie tam, gdzie instalacja ma długie odgałęzienia do poszczególnych gabinetów, warto rozważyć system cyrkulacji. Woda krąży wtedy w zamkniętej pętli przez całą klinikę i wraca do zbiornika, a każdy unit/ujęcie jest podpięty do pętli jako osobny odbiór. Eliminuje to problem stagnacji wody w martwych odcinkach rur — która jest jedną z głównych przyczyn namnażania się bakterii, w tym Legionelli i biofilmu. System cyrkulacji wymaga jednak pompy i bardziej rozbudowanej instalacji.
Autorzy: Filip Kubiak i Paweł Baziuk
Źródło zdjęcia głównego: https://www.magnific.com
