滅菌方法和設備及其適應性控制的制作方法
【專利說明】滅菌方法和設備及其適應性控制 發(fā)明領域
[0001] 本發(fā)明大體上涉及滅菌方法和設備并且更精確地，涉及在真空下使用氣體殺生劑 或蒸發(fā)的液體殺生劑的滅菌工藝。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 滅菌是破壞無論在營養(yǎng)態(tài)還是在休眠孢子態(tài)中的任何病毒、細菌、真菌或其他微 生物。
[0004] 用于醫(yī)療儀器的常規(guī)無菌處理程序涉及高溫(諸如蒸汽和干熱單元)或化學品（諸 如環(huán)氧乙烷氣體、過氧化氫或臭氧）。
[0005] -些諸如柔性內(nèi)窺鏡的復雜醫(yī)療設備，不接受高溫并且因此不能用高溫技術滅 菌。
[0006] 使用氣體化學滅菌劑的滅菌方法和設備是熟知的。使用過氧化氫作為化學滅菌劑 的滅菌器被廣泛使用。過氧化氫通常作為水性過氧化氫溶液供應。通常在注入至滅菌器的 滅菌室之前蒸發(fā)該溶液。蒸發(fā)通過加熱過氧化氫溶液，通過使滅菌室中或單獨的蒸發(fā)器中 的溶液經(jīng)受足夠的真空以蒸發(fā)溶液，例如通過對滅菌室施加真空，或它們的任何組合來實 現(xiàn)。在過氧化氫溶液蒸發(fā)之后，滅菌室中的氣氛包括水蒸氣和過氧化氫氣體。這類工藝的缺 點是，在將過氧化氫溶液蒸發(fā)進入室中后，水蒸氣趨向于冷凝在物品上，在待被滅菌的物品 上產(chǎn)生冷凝水的層，這干擾過氧化氫氣體的滅菌作用。已經(jīng)開發(fā)了許多設備和工藝改進以 解決該問題，它們中的所有致力于在過氧化氫溶液的蒸發(fā)期間和/或在滅菌工藝期間限制 滅菌氣氛中的相對濕度。然而，這些改進總是增加操作成本、滅菌復雜性和/或滅菌周期時 間。此外，基于過氧化氫溶液的工藝對于具有長的腔（lumen)的特定的復雜物品的滅菌可能 仍然是不令人滿意的。
[0007] 許多過氧化氫滅菌器在滅菌室中包括等離子體發(fā)生器，以使可能殘留在經(jīng)滅菌的 物品上的殘余的過氧化氫最小化，同時有助于改善滅菌工藝。雖然這種技術似乎有效地使 殘余的過氧化氫最小化，但它另外增加了滅菌器的復雜性和制造成本。
[0008] 對于具有長的腔的復雜物品的滅菌已經(jīng)開發(fā)了使用過氧化氫溶液和臭氧氣體兩 者的滅菌工藝。通過引用并入本文的國際專利申請W02011/038487公開了用于通過使物品 連續(xù)暴露于過氧化氫和臭氧來對物品滅菌的方法。雖然基于臭氧的工藝對于諸如柔性內(nèi)窺 鏡的具有長的腔的復雜物品的滅菌是令人滿意的，材料相容性可能仍然保持對于特定醫(yī)療 設備的挑戰(zhàn)。
[0009] 基于蒸發(fā)過氧化氫溶液的滅菌工藝通常對諸如環(huán)境溫度和相對濕度的環(huán)境條件 敏感，并且因此需要在特定的有限范圍內(nèi)操作。待被滅菌的物品在被滅菌前還不得不處于 預先定義的條件中。在某些情況下，滅菌器被設置有單獨的調(diào)節(jié)室（conditioning chamber)，該調(diào)節(jié)室被特別設計為充分調(diào)節(jié)負載，即將全部負載在其被放置在滅菌室中之 前調(diào)節(jié)至特定的溫度和相對濕度。此添加的調(diào)節(jié)步驟和室增加了滅菌周期時間以及滅菌成 本，并且對于操作者可能不是非常方便。此外，對另外的室的需要不允許滅菌器的緊湊設 計。
[0010]各種常規(guī)的過氧化氫滅菌器使用具有固定體積的滅菌劑膠囊，借此在單個步驟中 蒸發(fā)并注入每個膠囊的內(nèi)容物。然而，由于水與過氧化氫之間的蒸氣壓和沸點的差異，當所 用的滅菌劑是水性過氧化氫溶液時該方法導致不利效果。在充分加熱后，將過氧化氫溶液 蒸發(fā)成水蒸氣和過氧化氫氣體。然而，隨著溶液的溫度增加，水由于其較低的沸點趨向于首 先蒸發(fā)。因此，在大量的水蒸發(fā)進入滅菌室后，氣體的初始供應通常是水蒸氣。由于室氣氛 與負載之間的溫度差異，該水蒸氣可以冷凝在室中的負載上。所產(chǎn)生的冷凝水的層是不利 的，因為它阻止過氧化氫氣體到達負載。在被水層覆蓋的位置的滅菌只有通過將過氧化氫 氣體溶解在水層中才是可能的，這需要較長的周期時間并且是不利的，因為所產(chǎn)生的過氧 化氫溶液在被覆蓋的位置處的濃度總是至多與最初被蒸發(fā)的溶液一樣高。為了解決這個問 題，已經(jīng)開發(fā)了工藝以增加在蒸發(fā)期間水蒸氣/過氧化氫氣體混合物的濃度。然而，雖然該 方法增加冷凝在負載上的層內(nèi)的過氧化氫的濃度，但沒有解決在蒸發(fā)期間初始僅僅注入水 蒸氣的根本問題。
[0011]最近，在提供適于不同類型的負載的更通用的滅菌程序的嘗試中，已經(jīng)提出了包 括用于不同類型的負載的不同的周期類型的過氧化氫滅菌設備和工藝。然而，那些周期僅 適于負載的類型，并且沒有考慮諸如負載的溫度、濕度、體積和表面積的負載條件，因為對 每種周期類型假定了負載溫度和濕度的標準條件。因此將預先定義的滅菌周期的選擇提供 給操作者，這些預先定義的滅菌周期適于某些類型的待被滅菌的儀器。然后期望滅菌器的 操作者正確地識別待被滅菌的負載類型并且選擇最適于該識別的負載的周期。雖然這是朝 向滅菌處理中更具通用性的一步，但是該方法要求使用者不僅足夠精通于正確識別負載的 類型，而且足夠精通于從預先定義的周期的選擇中正確地選擇最適合的周期。這使得這些 滅菌工藝和設備更難以使用并且要求使用專門人才。
[0012]因此，合意的將是提供將會減少上文提及的使用氣體滅菌劑或蒸發(fā)的液體滅菌劑 的已知滅菌工藝的缺點中的至少一個的滅菌方法和設備。
[0013] 概述
[0014] 本發(fā)明的目的是消除或緩解使用來自蒸發(fā)的液體滅菌劑的滅菌劑氣體的先前的 滅菌工藝的至少一個缺點。
[0015] 本發(fā)明人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于實際的負載條件控制滅菌周期的方式。本發(fā)明人已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)通過考慮初始負載條件并且還優(yōu)選地考慮在滅菌期間發(fā)生的負載條件，最優(yōu)選地通過 考慮由于與滅菌劑的相互作用引起的負載條件的變化來控制滅菌的方法。此外，本發(fā)明人 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過在滅菌劑注入期間監(jiān)測滅菌劑冷凝相關的數(shù)據(jù)或參數(shù)間接檢測負載條件的 方法。
[0016] 在第一方面中，本發(fā)明提供一種用于根據(jù)負載的特性控制滅菌工藝以改善滅菌劑 使用和/或效力的方法。
[0017] 在第一方面的一個實施方案中，提供了用于對在滅菌室中的負載滅菌的方法，該 方法包括以下步驟:允許滅菌劑氣體進入在真空下的滅菌室;在允許滅菌劑氣體期間監(jiān)測 滅菌室中與滅菌劑冷凝相關的參數(shù);在發(fā)生冷凝后，確定冷凝相關的參數(shù)的值；以及根據(jù)冷 凝相關的參數(shù)的值在多個預定的滅菌周期中選擇滅菌周期；以及實施所選擇的滅菌周期。
[0018] 滅菌劑冷凝相關的數(shù)據(jù)取決于負載的條件，諸如負載尺寸、組成和溫度。因此，通 過監(jiān)測滅菌劑冷凝相關的參數(shù)，根據(jù)負載的特定條件，使滅菌工藝即滅菌周期參數(shù)的最佳 化成為可能而無需直接測量負載條件。
[0019] 在一個實施方案中，監(jiān)測滅菌劑冷凝相關的參數(shù)的步驟包括在允許滅菌劑氣體期 間監(jiān)測滅菌室氣氛的實際壓力并且比較該實際壓力與滅菌劑的理論蒸氣壓，用于檢測實際 壓力與理論蒸氣壓之間的偏差。
[0020] 在另一個實施方案中，監(jiān)測滅菌劑冷凝相關的參數(shù)的步驟包括確定滅菌室內(nèi)部的 滅菌劑露點，即冷凝開始的時刻。
[0021 ]在另外的實施方案中，所監(jiān)測的滅菌劑冷凝相關的參數(shù)是在允許以恒速的滅菌劑 氣體期間室內(nèi)部的壓力增加的速率，并且通過檢測壓力增加的速率的變化確定滅菌劑露 點。
[0022] 在還另外的實施方案中，液體滅菌劑是水性過氧化氫溶液，將該水性過氧化氫溶 液蒸發(fā)以產(chǎn)生滅菌劑氣體，即過氧化氫氣體。在允許進入滅菌室之前，過氧化氫溶液的連續(xù) 脈沖以使得每個脈沖的過氧化氫氣體和水蒸氣被同時允許進入滅菌室的方式被蒸發(fā)為水 蒸氣和過氧化氫氣體。
[0023] 在又另外的實施方案中，允許滅菌劑氣體進入滅菌室包括完全蒸發(fā)過氧化氫溶液 的連續(xù)脈沖，在將混合物脈沖注入至滅菌室內(nèi)之前，每個溶液脈沖被蒸發(fā)為水蒸氣和過氧 化氫氣體的混合物。以這種方式確保來源于每個脈沖的水蒸氣和過氧化氫氣體被同時允許 進入室中。
[0024] 在第一方面的另一個實施方案中，還提供了一種用于對在真空下的滅菌室中的負 載滅菌的方法，該方法包括:允許滅菌劑氣體進入在真空下的滅菌室;在允許滅菌劑氣體期 間監(jiān)測滅菌室中與滅菌劑冷凝相關的參數(shù);檢測室中的冷凝的開始，并且在冷凝的開始時 確定冷凝相關的參數(shù)的值;根據(jù)冷凝相關的參數(shù)的值在多個預定的滅菌周期中選擇滅菌周 期；以及實施所選擇的滅菌周期用于對負載滅菌。
[0025] 在第二方面中，提供了一種用于動態(tài)控制滅菌工藝的方法，該方法包括:將待被滅 菌的負載放置在真空下的滅菌室中；允許滅菌劑氣體進入滅菌室中；在滅菌劑氣體允許期 間監(jiān)測滅菌室中滅菌劑冷凝相關的數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所檢測的數(shù)據(jù)控制滅菌工藝。
[0026] 在第二方面的實施方案中，通過控制一個或更多個滅菌周期參數(shù)控制滅菌工藝。 這些滅菌周期參數(shù)可以是作為非限制性實例的注入的滅菌劑的體積、滅菌劑注入的速率、 滅菌劑注入結(jié)束壓力（sterilant injection end pressure)、注入的壓縮氣體的體積、壓 縮氣體注入的速率、保壓時間(dwell time)特性、滅菌劑排空參數(shù)和待實施的通風的數(shù)目。
[0027] 通過監(jiān)測特定的負載條件對于滅菌劑冷凝行為的影響，可以將滅菌工藝調(diào)整為適 應大范圍的特定的負載條件，包括大范圍的負載溫度，這具有很大優(yōu)勢。
[0028]在第三方面中，本發(fā)明提供了一種用于動態(tài)允許滅菌劑進入滅菌室的方法。
[0029]在第三方面的一個實施方案中，提供了一種用于動態(tài)允許滅菌劑進入在真空下的 滅菌室的方法，該方法包括:允許滅菌劑氣體進入在真空下的滅菌室;在滅菌劑允許期間測 量滅菌室中滅菌劑冷凝相關的數(shù)據(jù);根據(jù)所測量的冷凝相關的數(shù)據(jù)確定至少一個所選擇的 允許參數(shù)(selected admission parameter);以及根據(jù)所述至少一個所選擇的允許參數(shù)完 成滅菌劑允許。
[0030]在第三方面的一個實施方案中，所選擇的允許參數(shù)可以是允許的滅菌劑的總體 積。在另一個實施方案中，它可以是滅菌劑允許結(jié)束壓力（sterilant admission end pressure)ο
[0031] 測量冷凝相關的數(shù)據(jù)的步驟可以包括檢測滅菌室內(nèi)部的滅菌劑露點。
[0032] 在第四方面中，本發(fā)明提供一種用于根據(jù)現(xiàn)有的負載條件確定在滅菌室中的滅菌 劑露點的方法，該方法包括:允許滅菌劑氣體進入在真空下的滅菌室;在滅菌劑允許期間監(jiān) 測室內(nèi)部的壓力增加的速率;檢測壓力增加的速率的變化；以及根據(jù)檢測的速率變化確定 露點。
[0033] 本發(fā)明的方法允許在不測量負載條件的情況下間接確定滅菌室中的負載條件，這 具有很大優(yōu)勢。因此，該方法還可以被用于根據(jù)間接確定的負載條件調(diào)整滅菌工藝。
[0034] 在第五方面中，本發(fā)明提供一種用于確定放置在滅菌室中的負載的負載條件的方 法，該方法包括:在滅菌劑允許期間檢測滅菌室中的滅菌劑露點；以及根據(jù)所檢測的露點確 定負載條件。
[0035] 在第六方面中，本發(fā)明提供一種用于對負載滅菌的設備，該設備包括:滅菌室、用 于將真空施加在滅菌室中的真空裝置、用于允許滅菌劑氣體當在真空下時進入滅菌室中的 滅菌劑注入裝置;監(jiān)測裝置，其用于在允許滅菌劑氣體期間監(jiān)測在滅菌室中的滅菌劑冷凝 相關的參數(shù)，并且用于在室中發(fā)生冷凝后確定所述冷凝相關的參數(shù)的值；以及控制單元，其 連接至監(jiān)測單元，用于根據(jù)由監(jiān)測單元檢測的冷凝相關的參數(shù)的值在多個預定的滅菌周期 中選擇滅菌周期。優(yōu)選地，注入裝置被構造為允許以恒速的滅菌劑氣體。
[0036] 優(yōu)選地，由監(jiān)測裝置監(jiān)測的滅菌劑冷凝相關的參數(shù)取決于當放置在室中時負載的 條件。
[0037] 在第六方面的優(yōu)選的實施方案中，滅菌劑注入裝置以恒速提供滅菌劑氣體并且由 監(jiān)測裝置監(jiān)測的滅菌劑冷凝相關的參數(shù)是室壓力。優(yōu)選地，監(jiān)測裝置針對以下中的至少一 個監(jiān)測滅菌室中的壓力以用于檢測在室中冷凝的發(fā)生、冷凝的開始或冷凝的程度:在兩個 或更多個時間點上，在允許滅菌劑氣體期間滅菌室中壓力增加的速率的變化、監(jiān)測的室壓 力曲線與理論室壓力曲線的偏差、監(jiān)測的室壓力曲線與理論室壓力曲線的偏差的程度以及 監(jiān)測的室壓力曲線與理論室壓力曲線的偏差的量。
[0038] 在第六方面的另一個優(yōu)選的實施方案中，控制單元適于基于由監(jiān)測裝置檢測的冷 凝的程度、在冷凝的開始時室中的壓力、或在冷凝的發(fā)生期間室中的壓力的曲線來選擇滅 菌周期。優(yōu)選地，控制單元適于基于在由監(jiān)測裝置檢測的壓力增加的速率的變化的時間點 上的室中的壓力來選擇滅菌周期。
[0039] 在第六方面的另外的優(yōu)選的實施方案中，監(jiān)測單元由監(jiān)測的室壓力曲線與理論室 壓力曲線之間的面積確定冷凝的滅菌劑氣體的數(shù)量并且控制單元基于冷凝的滅菌劑氣體 的量選擇滅菌周期。
[0040] 在第六方面的又另一個優(yōu)選的實施方案中，監(jiān)測單元由監(jiān)測的室壓力曲線與理論 室壓力曲線之間的面積確定冷凝的滅菌劑氣體的數(shù)量并且控制單元基于由監(jiān)測單元所確 定的冷凝的滅菌劑氣體的量與由注入裝置所確定的注入的滅菌劑氣體的總量的比率來選 擇滅菌周期。優(yōu)選地，控制單元基于注入的滅菌劑氣體的剩余數(shù)量來選擇滅菌周期。可選擇 地