專利名稱：滅菌指示劑的制作方法
滅菌指示劑本發(fā)明涉及一種滅菌指示劑，其特別用于通過從基于氮氣和/或氧氣的氣體中獲 得的后放電(post-discharge)等離子體來對醫(yī)療或手術器械進行滅菌，其特別用于牙科 應用中。滅菌是指以給定的比例消滅待滅菌物品的內(nèi)外表面上所存在的相當數(shù)量的微生 物、病毒、或致病蛋白。應注意，形容詞“無菌的”是一個絕對術語，但是保證物品無菌，即不存在微生物， 是一個概率函數(shù)。物品的滅菌保證水平(SAL)被定義為經(jīng)過有效滅菌處理后，任何給定單 位存在微生物的概率。因此，對于參考歐洲標準EN556被認為是無菌的物品，其必須具有 10_6的SAL，即分離出微生物的理論概率必須小于IO6分之一。已知各種滅菌過程，包括化學過程和物理過程。在化學滅菌過程當中，可以提及的是利用例如環(huán)氧乙烷(ethyleneoxide)、甲醛 (formaldehyde)或過氧化氫(hydrogen peroxide)等氣體的過程。但是，這些過程仍然存 在需要長時間的解吸作用的缺點，這與快速獲得滅菌器械是相矛盾的。此外，這些氣體有毒 且刺激皮膚和黏膜。物理過程特別包括在高壓滅菌器中利用溫度和蒸汽的作用進行的蒸汽滅菌；干熱 滅菌；用于不能通過加熱或化學方法進行滅菌的物品的利用離子束或伽馬射線的輻射；或 者利用適于分離出微生物的過濾器的過濾。這些過程通常涉及到高溫，經(jīng)常是超過100°c的尚溫。由于在醫(yī)療用品中越來越多的使用對溫度敏感的材料，例如聚合材料，因此希望 研發(fā)出一種可在低溫下進行的滅菌過程，特別是可在70°C以下的溫度下進行的滅菌過程。因此研發(fā)出一種利用等離子體的滅菌過程，其在能夠避免破壞溫度敏感材料的溫 度下操作。例如，申請WO 00/72889公開了利用基于氧氣和氮氣的等離子體的滅菌過程。申 請FR 2 856 600描述了一種利用后放電等離子體的滅菌過程，該后放電等離子體來自于 完全由氮氣組成的等離子體，而申請FR 2 879 933利用來自于由氫氣和氮氣組成的等離 子體的后放電等離子體。因此許多滅菌過程都利用基于氮氣或氧氣的氣體來制備等離子 體。為了驗證滅菌器的有效性，使用可以監(jiān)測滅菌過程中的一項或多項必要參數(shù)的滅 菌指示劑。為此，已經(jīng)開發(fā)出三種滅菌指示劑物理指示劑、化學指示劑、和生物指示劑。已開發(fā)出來的用于利用等離子體的過程的滅菌指示劑較少。文獻US 6 659 036、 WO 98/46279, JP 2005111154和JP 2004298479公開了涉及利用等離子體的過程的滅菌指 示劑。但是，這些文獻未涉及基于氮氣和/或氧氣的等離子體。因此，需要一種用于利用從包括氮氣N2和/或氧氣O2的氣體中獲得的后放電 (post-discharge)等離子體的滅菌過程的能夠評價該滅菌過程的至少一個參數(shù)的滅菌指 示劑。申請人:已經(jīng)開發(fā)出一種能夠達到上述目標的滅菌指示劑。特別地，本發(fā)明的指示
4劑可以指示后放電等離子體中的氧原子0和/或氮原子N的存在。根據(jù)本發(fā)明的用于滅菌設備中的滅菌指示劑包括組合物，其與氧原子0和/或氮原子N相接觸時放熱，尤其是從包括氧氣O2和/或 氮氣N2的氣體中獲得的后放電等離子體中存在的氧原子0和/或氮原子N ；以及熱敏染料(thermochromic dye)，與所述組合物熱接觸。本發(fā)明中的術語“與組合物熱接觸”是指染料相對于組合物的放置方式使得組合 物的放熱導致染料的溫度升高。為了保證組合物與染料之間較大的接觸面積，從而增強熱交換，組合物的形式優(yōu) 選為粉末、顆粒、細絲、或纖維。組合物優(yōu)選地包括至少一種金屬。通過金屬表面的存在來增強氮原子N或氫原子 H的表面復合，該復合是放熱的。在金屬表面上，氮原子N或氧原子0的原子復合概率高。 由于該反應是放熱的，復合的反應能量被部分地傳遞到金屬。組合物的金屬可以選自銅、鈦、鋼、鋁，或其合金。優(yōu)選使用銅及其合金。熱敏染料可以是可逆的或不可逆的。熱敏染料是在溫度作用下改變顏色的染料。 當在溫度作用下獲得的顏色是永久的且不能恢復其初始顏色時，熱敏染料是不可逆的。根據(jù)指示劑所涉及的用途來選擇熱敏染料的可逆或不可逆的特性。如果需要實時 跟蹤染料的顏色變化，并且要求在滅菌之后立即再次使用染料，則可以使用可逆的熱敏染 料。相反，如果指示劑將與待滅菌的物品一起儲存以用于后續(xù)的滅菌參數(shù)檢驗，則應該使用 不可逆的熱敏染料。應根據(jù)組合物的特性和滅菌過程的參數(shù)來選擇染料。染料的溫度升高是與氮原子 N和/或氧原子0相接觸的組合物的放熱能力的函數(shù)，還是與組合物相接觸的氮原子N和/ 或氧原子0的數(shù)量的函數(shù)。組合物和染料優(yōu)選地與介質(zhì)相接觸，即放置在介質(zhì)上和/或介質(zhì)中。因此組合物 可以放置或分散在染料所在的介質(zhì)上。組合物還可以放置在介質(zhì)中，例如噴灑在介質(zhì)中或 通過纖維的形式交織在介質(zhì)中?？梢允褂萌魏晤愋偷慕橘|(zhì)，例如多孔介質(zhì)，從而促進染料在介質(zhì)中的擴散。介質(zhì)可以是片的形式(例如由聚合物或金屬制成)，纖維的形式(例如金屬、天然 或化學纖維)，或者是紡織的或無紡的織物形式。特別地，介質(zhì)可以選自纖維素、織物、纖維、棉、紙、或吸墨紙(blotting paper)。本發(fā)明還提供了一種指示后放電腔中存在的等離子體(后放電等離子體)中的氧 原子0和/或氮原子N的存在的方法。該方法有利地在利用從包括氧氣O2和/或氮氣N2 的氣體中獲得的等離子體的滅菌設備的后放電腔中實現(xiàn)。該方法依次包括使根據(jù)本發(fā)明的滅菌指示劑與等離子體接觸；以及比較指示劑的染料的顏色與參考顏色。參考顏色被設定為滅菌過程中使用的參數(shù)的函數(shù)。因此，通過比較過程之后的染料的顏色與參考顏色，可以觀察到本發(fā)明的指示劑 是否遭遇到希望數(shù)量的氮原子N和/或氧原子0。組合物的放熱及其溫度正比于組合物所 接觸的氮原子N和/或氧原子0的數(shù)量。由于組合物達到的溫度決定了染料的顏色，因此觀察到的顏色實際上就與組合物已經(jīng)接觸到的氮原子N和/或氧原子0的數(shù)量相關?？梢酝ㄟ^視覺或者利用自動比較器裝置，例如分光光度計，來比較本發(fā)明的指示 劑的顏色和參考指示劑。為了定義兩種顏色是否被認為相同，可以利用Kubelka-Munk方程和根據(jù)CIE Lab 模型的顏色變化，CIE Lab模型是由國際照明委員會(CIE)開發(fā)的表示顏色的模型。根據(jù)Kubelka-Mimk方程，染料的吸收系數(shù)K與染料的散射系數(shù)S之比與反射系數(shù) β的關系如下K/S = (1-β)2/(2β)根據(jù)CIE Lab模型，兩個組合物1和2之間的色差表示如下ΑΕ, = ((Lt2-Ltl)2 +(α；-α；)2+φ；-b[f)V2= (AL*2 +Oa2 + Db*2 )l 12在此方程中，L*是亮度，a*表示在品紅色到綠色的軸上的位置，b*表示在黃色到藍 色的軸上的位置。對于被認為相同的兩種染料的顏色，則可以要求Δ<λ < 2。在一種實施方式中，指示劑還可以用于指示后放電腔中的溫度。在這種情況下，適 當?shù)氖窃跍缇^程開始時，當指示劑放入后放電腔中時觀察染料的顏色。與氮原子和/或 氧原子的接觸導致的組合物的放熱比后放電腔中存在的與溫度相關的染料的顏色變化要慢。在這種實施方式中，優(yōu)選地選擇當溫度從環(huán)境溫度(20°C )升高到金屬被加熱到 的溫度時顏色逐漸變化的熱敏染料，以呈現(xiàn)出至少兩種不同的顏色。這樣的染料特別可以是Chemsong公司的染料。因此本發(fā)明提供了指示以下信息的方法a)后放電腔中存在的等離子體中的氧 原子0和/或氮原子N的存在，其可能是從包括氧氣O2和/或氮氣N2的氣體中獲得的；以 及b)后放電腔中的溫度。該方法依次包括使根據(jù)本發(fā)明的滅菌指示劑與等離子體接觸；比較指示劑的染料的顏色與第一參考顏色，所述第一參考顏色表示腔內(nèi)的參考溫 度；以及比較指示劑的染料的顏色與第二參考顏色，所述第二參考顏色表示氧原子0和/ 或氮原子N的參考數(shù)量。這樣，可以在滅菌開始時比較染料的顏色與第一參考顏色，以保證已經(jīng)達到了后 放電腔中的參考溫度。并在滅菌結(jié)束時比較染料的顏色與第二參考顏色，以保證在滅菌過 程中達到了與指示劑接觸的氮原子N和/或氧原子0的參考數(shù)量。本發(fā)明還提供了一種滅菌指示劑，其可以簡化后放電腔內(nèi)的溫度的檢驗，同時還 可以檢驗后放電腔內(nèi)氮原子N和/或氧原子0的存在。該指示劑包括第一部分，包括與氧原子0和/或氮原子N相接觸時放熱的組合物，以及與該組合 物熱接觸的熱敏染料；以及第二部分，包括熱敏染料，且不包括與氧原子0和/或氮原子N相接觸時放熱的組 合物。
6
第一部分與上述指示劑相同，用于檢驗后放電等離子體中的氮原子N和/或氧原 子0的含量。第二部分包括熱敏染料，但是不包括放熱型組合物。滅菌指示劑的第二部分用于 檢驗后放電腔(滅菌腔)內(nèi)的溫度。染料不與放熱組合物接觸，且其只受到后放電腔的溫 度的作用，而不存在任何其他的供熱。指示劑的第二部分的染料可以與第一部分中存在的染料相同。因此，本發(fā)明提供了一種指示以下信息的方法a)后放電腔中存在的等離子體中 的氧原子0和/或氮原子N的存在，其特別是從包含氧氣O2和/或氮氣N2的氣體中獲得 的；以及b)后放電腔內(nèi)的溫度。該方法依次包括使所述滅菌指示劑與等離子體接觸；以及比較指示劑的第一部分和第二部分的染料的顏色與兩個參考顏色。指示劑的第一部分的染料的顏色可與第一參考顏色相比較，所述第一參考顏色表 示氧原子0和/或氮原子N的參考數(shù)量，然后指示劑的第二部分的染料的顏色可與第二參 考顏色相比較，所述第二參考顏色表示腔內(nèi)的參考溫度。還可以相互比較兩部分的顏色。通過使用兩部分指示劑，不再需要在該方法中實時地跟蹤變化。通過閱讀以下僅以示例方式給出的描述，以及參考附圖，可理解本發(fā)明的其他目 的、特征和優(yōu)點，其中

圖1是顯示具有本發(fā)明的指示劑的滅菌設備的圖示；圖2顯示本發(fā)明的第一實施例中的指示劑；以及圖3是第二實施例中的指示劑的平面圖。如圖1所示的滅菌設備包括進氣管1，其用于通過真空罩(evacuated enclosure) 2的氮氣N2流，真空罩2受到工作在2. 45千兆赫(GHz)下的微波發(fā)生器3產(chǎn)生 的電場的作用。電場特別用于形成來自于N2分子的N原子。以這種方式生成的等離子體借 助于真空泵6通過管5被傳送到滅菌腔4中。通過噴嘴15向腔4輸送等離子體。噴嘴15 可以有利地終止于用于均勻化等離子流的一個或多個噴射器。真空泵6還用于通過設置有 過濾器8的管7來把等離子體排到外部。滅菌腔4被稱為“后放電”腔，因為等離子體不受其中的電場的作用，而是受到罩2 中的場的作用。腔4中存在的等離子體被稱為“后放電”等離子體，其不受電場作用，因此 不再包含紫外(UV)輻射、離子、或電子，從而可以避免過度提高腔4中的溫度，而這將損壞 待滅菌的物品10。滅菌腔4是長方體的形式，包括用于容納待滅菌物品10的金屬或非金屬儀器架9。 滅菌腔4配備有加熱器裝置11，其傳遞由控制設備12控制的溫度。這些加熱器裝置特別可 以由電阻或感應加熱器裝置構成。滅菌腔4的一側(cè)被樞轉(zhuǎn)門13封閉。腔4還配備有利于均勻化等離子體的反射體14和風扇16。待滅菌物品10與一份或多份滅菌指示劑17被放入腔4中。滅菌指示劑17可以 遍布腔4，特別可以位于難以到達的位置，例如緊靠腔4的壁或位于待滅菌物品10下方。通 過這種方式，可以保證滅菌腔的整個體積都被氮氣的等離子體處理。特別有用的是將滅菌指示劑17放在包含待滅菌物品10的滅菌袋上，或者放在物品中，以保證物品10本身與氮原子N相接觸。滅菌腔4中的壓力優(yōu)選地小于IO5帕斯卡(Pa)，以利于氮原子N與物品10的接觸。圖2顯示了本發(fā)明的滅菌指示劑17。滅菌指示劑17包括介質(zhì)18，介質(zhì)18充滿在介質(zhì)18中擴散以形成染料區(qū)20的染 料19。金屬纖維形式的組合物21放在介質(zhì)中和染料區(qū)20中。如圖2所示，纖維放在染料 區(qū)20中，但是也可以設想纖維被分散到整個介質(zhì)18上，以延伸超過染料區(qū)20。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的兩部分的滅菌指示劑17。指示劑17包括第一部分22， 該第一部分22包括在介質(zhì)18中擴散以形成染料區(qū)20的染料19。金屬纖維形式的組合物 21放在染料區(qū)20中的介質(zhì)中。在不包含組合物21的指示劑17的第二部分23中，染料19形成染料區(qū)24。兩個 染料區(qū)20和24相距足夠遠，以使金屬纖維21不與第二部分23的染料區(qū)24熱接觸。在下面兩個例子中，滅菌過程的參數(shù)如下滅菌腔4中的溫度是60°C，氮氣的流速 為每分鐘1升(17!^11)，在6.66\10午乂5 Torr)的壓力下使用氮氣，暴露到后放電等離子 體的時間為40分鐘。此外，使用的染料19是Kromagen的品紅色120絲網(wǎng)印刷油墨染料(screen ink dye)。染料的顏色根據(jù)以下溫度的函數(shù)變化200C 偏白的粉色(pale whitey pink)60 °C 淺粉色70 °C 粉紅色90 "C 品紅色120 "C 紫色借助于不同的參考測試，已經(jīng)確定如果遵循上述參數(shù)，例1和例2的指示劑中的金 屬的放熱需要使染料達到90°C的溫度。例1 一部分的滅菌指示劑介質(zhì)18由芳論纖維(meta-aramid fiber)構成。組合物21由直徑為20微米(μ m)的銅鎳合金絲構成，其由供應商Baltec有限公 司出售，名稱為Monel 。制造指示劑的一種方法是使細絲21與介質(zhì)18相接觸，然后把染 料19倒在介質(zhì)18上，在20°C的溫度下使其干燥。這樣制成的指示劑17表現(xiàn)出偏白的粉 色。指示劑17被放在腔4中，在腔4中，其經(jīng)歷滅菌過程。滅菌后1分鐘后觀察指示劑17的染料19。其顏色為淺粉色，表示腔4內(nèi)的溫度為 大約60°C。在過程結(jié)束時，指示劑17是品紅色(深粉色)，即其具有理想的顏色。例2 兩部分的滅菌指示劑介質(zhì)18由棉纖維構成。制造指示劑的一種方法是混合直徑為20 μ m的銅絲與指示劑17的第一部分22中 的棉纖維，然后把染料19分散到介質(zhì)18上，包括第一部分22和第二部分23，以形成兩個染 料區(qū)20和24，然后在20°C的溫度下使其干燥。這樣制成的指示劑17表現(xiàn)出偏白的粉色。
8
在過程結(jié)束時，染料區(qū)24是淺粉色，表示腔4內(nèi)的溫度為大約60°C。染料區(qū)20是 品紅色(深粉色)。因此測試有效。因此，與金屬接觸的染料的顏色的確定要考慮滅菌過程中要求使用的各種參數(shù)， 例如等離子體中氮原子N的濃度，物品10暴露到等離子體的持續(xù)時間，滅菌腔4中的溫度， 以及物品10的體積。通過調(diào)節(jié)微波發(fā)生器3的功率和氮氣的流速可以選擇氮原子N的濃度。染料的顏色的確定還要考慮金屬21的特性，因為金屬表面的放熱是金屬特性的 函數(shù)，還要考慮與金屬21接觸的氮原子N的數(shù)量。因此，通過本發(fā)明的指示劑17，可以檢驗滅菌過程的兩個參數(shù)，即氮原子N的數(shù)量 和滅菌溫度。可以確定過程的滅菌保證水平是氮氣的壓力和流速、氮原子N的含量、滅菌腔4內(nèi) 的溫度、以及滅菌持續(xù)時間的函數(shù)。由于在給定的氮氣的壓力和流速下，氮原子N的濃度正 比于微波發(fā)生器3的功率，用于驗證的參數(shù)是溫度、氮原子N的含量、以及處理持續(xù)時間。因此，本發(fā)明的滅菌指示劑17特別適于保證后放電等離子體中存在的氮原子N實 際已經(jīng)與全部滅菌腔和待滅菌的物品10接觸。指示劑17還作用于從包括N2和其他類型 的混合物的氣體中獲得的后放電等離子體，例如從N2/H2或Ar/N2獲得的等離子體。指示劑17還作用于從包括O2的氣體中獲得的后放電等離子體中存在的氧原子0， 例如從N2/02或Ar/02獲得的等離子體。
9
權利要求
一種滅菌指示劑(17)，其特征在于，其包括組合物(21)，其與氧原子O和/或氮原子N接觸時放熱；以及熱敏染料(19)，其與所述組合物(21)熱接觸。
2.如權利要求1所述的指示劑(17)，其特征在于，所述組合物(21)包括至少一種金
3.如權利要求2所述的指示劑(17)，其特征在于，所述金屬選自銅、鈦、鋼、鋁，或其合
4.如權利要求3所述的指示劑(17)，其特征在于，所述金屬選自銅或其合金。
5.如權利要求1至4中任一項所述的指示劑(17)，其特征在于，所述組合物(21)的形 式為粉末、顆粒、細絲、或纖維。
6.如權利要求1至5中任一項所述的指示劑(17)，其特征在于，所述組合物(21)和所 述染料(19)與介質(zhì)(18)相接觸。
7.如權利要求6所述的指示劑(17)，其特征在于，所述介質(zhì)(18)是片的形式或纖維的 形式。
8.如權利要求7所述的指示劑(17)，其特征在于，介質(zhì)(18)選自纖維素、織物、棉、紙、 或吸墨紙。
9.如權利要求1至8中任一項所述的指示劑(17)，其特征在于，所述染料(19)是不可 逆的熱敏染料。
10.如權利要求1至9中任一項所述的指示劑(17)，其特征在于，其包括第一部分(22)，包括與氧原子0和/或氮原子N相接觸時放熱的組合物(21)，以及與 該組合物(21)熱接觸的熱敏染料(19)；以及第二部分(23)，包括熱敏染料(19)，且不包括與氧原子0和/或氮原子N相接觸時放 熱的組合物(21)。
11.如權利要求1至10中任一項所述的指示劑(17)的使用，用于滅菌設備中。
12.如權利要求11所述的使用，用于指示后放電等離子體中的氧原子0和/或氮原子 N的存在。
13.如權利要求10所述的指示劑(17)的使用，還用于指示后放電腔內(nèi)的溫度。
14.一種指示后放電腔(4)中存在的等離子體中的氧原子0和/或氮原子N的存在的 方法，其特征在于，該方法依次包括使如權利要求1至9中任一項所述的滅菌指示劑(17)與等離子體接觸；以及 比較指示劑(17)的染料(19)的顏色與參考顏色。
15.一種指示以下信息的方法a)后放電腔⑷中存在的等離子體中的氧原子0和/ 或氮原子N的存在；以及b)后放電腔(4)內(nèi)的溫度，其特征在于，該方法依次包括使如權利要求1至9中任一項所述的滅菌指示劑(17)與等離子體接觸；以及 比較指示劑(17)的染料(19)的顏色與第一參考顏色，所述第一參考顏色表示腔(4) 內(nèi)的參考溫度；以及比較指示劑(17)的染料(19)的顏色與第二參考顏色，所述第二參考顏色表示氧原子 0和/或氮原子N的參考數(shù)量。
16.一種指示以下信息的方法a)后放電腔(4)中存在的等離子體中的氧原子0和/或氮原子N的存在；以及b)后放電腔內(nèi)的溫度，其特征在于，該方法依次包括 使如權利要求10所述的滅菌指示劑(17)與等離子體接觸；以及 比較指示劑(17)的第一部分和第二部分(22，23)的染料(19)的顏色與兩個參考顏色。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滅菌指示劑(17)，其特征在于，其包括組合物(21)，其與氧原子(O)和/或氮原子(N)接觸時放熱；以及熱敏染料(19)，其與所述組合物(21)熱接觸。
文檔編號A61L2/28GK101918045SQ200780047342
公開日2010年12月15日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權日2006年12月22日
發(fā)明者A·里卡爾, C·卡納爾, F·迪耶拉, M·西克蘇, P·埃拉, S·維萊熱 申請人:電子技術應用設計公司