包括中和剂的灭菌指示器以及方法

包括中和剂的灭菌指示器以及方法
【专利说明】包括中和剂的灭菌指示器以及方法
[00011 本申请是申请日为2011年12月20日、申请号为201180061941.0(国际申请号为 PCT/US2011/066079)、发明名称为"包括中和剂的灭菌指示器以及方法"的发明专利申请的 分案申请。
[0002] 相关专利申请的交叉引用
[0003] 本申请要求于2010年12月22日提交的美国临时专利申请号61 /426，291的优先权。
【背景技术】
[0004] 灭菌指示器(也称为生物指示器)提供了用于确定灭菌机器(例如用于对医院中的 外科器械灭菌的那些)是否适当地发挥功能以及是否在灭菌工序中杀灭存在于灭菌室中的 微生物的装置。
[0005] 在本领域中公认灭菌指示器能提供用于测试灭菌工序的有效性的准确且精确的 装置。常规灭菌指示器通过监测容纳在灭菌指示器内的测试微生物的存活来度量灭菌工序 的有效性，所述测试微生物对灭菌过程的耐受性比将通常由天然污染提供的大多数微生物 高数倍。使灭菌指示器经受灭菌周期并且随后在将促进任何存活的测试微生物的生长的条 件下进行温育。如果灭菌周期失效，则灭菌指示器产生指示生物样本仍存活的可检测信号。 可检测信号常常为如下指示，例如颜色变化或者发出冷光或荧光信号。
[0006] -种熟知类型的灭菌指示器采用得自细菌或真菌的孢子(其对灭菌极其耐受)来 测试灭菌工序的有效性。典型的灭菌指示器具有由可压缩、塑性材料制成的外部容器(如， 管、套管、或安瓿)和由易破碎材料(例如玻璃)制成的密封内部容器(如，管、套管、或安瓿）。 外部容器上的不能透过细菌、透气的覆盖物允许灭菌剂在灭菌工序期间进入外部容器。位 于一块载体上的活孢子设置在外部容器和内部容器的壁之间。内部容器包含刺激活孢子的 生长的生长培养基。在灭菌工序期间，灭菌剂通过盖件进入外部容器并且接触载体内的孢 子。在灭菌工序之后，通过压缩外部容器来压缩内部容器，由此释放生长培养基并且使其接 触载体内的孢子。然后在刺激孢子生长的条件下来温育指示器。如果灭菌工序无效，则存活 孢子将生长并且引起生长培养基中的pH指示剂改变颜色，由此指示出灭菌周期不能杀灭微 生物测试群并且可能已不能杀灭存在于灭菌器载液中的污染微生物。尽管依赖于孢子生长 的灭菌指示器为准确的，但它们为缓慢的，通常需要1到7天才能提供最终结果。
[0007] 相比于测量仅孢子生长的灭菌指示器，酶指示器提供快速应答(通常在大约几小 时内）。这种指示器通过测量酶的活性来测量灭菌工序的有效性，所述酶的活性与污染微生 物在灭菌工序期间的毁灭相关联。指示器具有可压缩的外部容器、易破碎的内部容器、以及 不能透过细菌但透气的盖件。活性酶浸渍在位于外部和内部容器的壁之间的载体上，并且 与活性酶反应的底物容纳在密封的内部容器中。在灭菌工序期间，灭菌剂进入外部容器并 且接触载体内的活性酶。在灭菌工序之后，压碎内部小瓶，使酶条带暴露于底物并且进行温 育。如果灭菌工序适当地起作用，则酶在该工序期间被灭活并且在温育之后不存在可检测 的变化。然而，如果灭菌工序无效，则酶未被灭活并且将与底物反应以形成可检测的产物。 酶-底物产物可被检测为颜色变化或者荧光或冷光信号。
[0008] 双作用快速读出式指示器为通过测量经受灭菌工序之后的酶活性和孢子生长两 者来测试灭菌工序的有效性的灭菌指示器。酶体系给出灭菌周期的有效性的快速指示，这 随后通过在较长时间段上测量孢子生长进行确认。在双作用快速读出式指示器中，用于指 示器的孢子生长部分中的活孢子也可充当用于此分析的酶活性部分中的活性酶源。快速酶 测试测量与孢子相关的酶的活性，并且随后温育孢子自身以促使在灭菌工序中存活的任何 孢子的生长。得自明尼苏达州圣保罗（St.Paul,MN)的3M公司的3M ATTEST 1291和1292快速 读出式生物指示器为双作用快速读出式指示器，其通过测量与指示器中的嗜热脂肪土芽孢 杆菌(先前称为嗜热脂肪芽孢杆菌)孢子相关的酶的活性以及孢子自身的存活来测试灭菌 周期的有效性。

【发明内容】

[0009] 本发明涉及用于测试灭菌工序的有效性的灭菌指示器以及使用方法。本发明的灭 菌指示器可为测量孢子生长的指示器(在本文中称为孢子生长指示器）、测量酶活性并且提 供快速应答的指示器(在本文中称为酶基指示器）、或者通过测量经受灭菌工序后的酶活性 和孢子生长来测试灭菌工序的有效性的指示器(在本文中也称为酶基指示器，并且更具体 地讲称为酶基/孢子生长指示器）。
[0010] 在一个实施例中，本发明提供了用于测试灭菌工序的有效性的灭菌指示器，其中 所述指示器包括:容器，其具有至少一个开口以允许氧化性灭菌剂在灭菌工序期间进入容 器;容纳在容器内的载体；由载体承载的生物材料，所述生物材料与常用于监测灭菌工序的 有效性的至少一种测试微生物的存活相关联，其中所述生物材料因有效的灭菌工序而灭活 并且因无效的灭菌工序而提供可检测指示;其中所述灭菌指示器的一个或多个部件保留残 余的氧化性灭菌剂；中和剂，其以能有效中和残余的氧化性灭菌剂的量设置在指示器内，其 中所述中和剂并非为酶并且并非为金属催化剂；以及用于形成灭菌工序失效的可检测指示 的装置。其可为孢子生长指示器(其中所述生物材料包括孢子，并且可检测指示为pH指示）。 作为另外一种选择，其可为酶基指示器(其中所述生物材料包括活性酶源，并且可检测指示 包括可检测的荧光、发光和/或显色指示）。酶基指示器可为双作用酶基/孢子生长指示器 (其中所述生物材料包括也适用于孢子生长测试的活性酶源，并且可检测指示包括可检测 的荧光、发光和/或显色指示以及随后的pH指示）。
[0011] 在另一个实施例中，本发明提供了用于测试灭菌工序的有效性的灭菌指示器，其 中所述指示器包括:容器，其具有至少一个开口以允许氧化性灭菌剂在灭菌工序期间进入 容器;容纳在容器内的载体;包括活性酶源的生物材料，其中所述活性酶源由载体承载;其 中所述活性酶具有酶活性，所述酶活性与常用于监测灭菌工序的有效性的至少一种测试微 生物的存活相关联;其中所述活性酶源因致死测试微生物的灭菌工序而灭活，但其中所述 活性酶源不会因亚致死测试微生物的灭菌工序而灭活;其中所述灭菌指示器的一个或多个 部件保留残余的氧化性灭菌剂；中和剂，其以能有效中和残余的氧化性灭菌剂的量设置在 指示器内，其中所述中和剂并非为酶并且并非为金属催化剂；以及用于形成酶改性产物的 装置，所述酶改性产物提供灭菌工序失效的可检测指示。
[0012] 在另一个实施例中，本发明提供了用于测试灭菌工序的有效性的灭菌指示器，其 中所述指示器包括:外部容器，其具有至少一个开口以允许灭菌剂在灭菌工序期间进入外 部容器;容纳在外部容器内的载体;包括活性酶源的生物材料，其中所述活性酶源由载体承 载;其中所述活性酶具有酶活性，所述酶活性与常用于监测灭菌工序的有效性的至少一种 测试微生物的存活相关联;其中所述活性酶源因致死测试微生物的灭菌工序而灭活，但其 中所述活性酶源不会因亚致死测试微生物的灭菌工序而灭活;其中所述灭菌指示器的一个 或多个部件保留残余的氧化性灭菌剂；中和剂，其以能有效中和残余的氧化性灭菌剂的量 设置在指示器内，其中所述中和剂并非为酶并且并非为金属催化剂；以及位于外部容器内 的易破碎内部容器，其中所述内部容器:不能透过用于灭菌工序中的灭菌剂;包括酶底物； 并且适于使其可破碎，由此允许酶底物与活性酶反应，以形成提供灭菌工序失效的可检测 指示的酶改性产物。
[0013] 在另一个实施例中，本发明提供了用于测试过氧化氢灭菌工序的有效性的快速读 出式过氧化氢灭菌指示器，其中所述指示器包括:外部容器，其具有至少一个开口以允许过 氧化氢灭菌剂在灭菌工序期间进入外部容器;容纳在外部容器内的载体;包括活性酶源的 生物材料，其中所述活性酶源由载体承载;其中所述活性酶具有酶活性，所述酶活性与常用 于监测灭菌工序的有效性的至少一种测试微生物的存活相关联;其中所述活性酶源因致死 测试微生物的灭菌工序而灭活，但其中所述活性酶源不会因亚致死测试微生物的灭菌工序 而灭活;其中所述灭菌指示器的一个或多个部件保留残余的过氧化氢灭菌剂；以及位于外 部容器内的易破碎内部容器，其中所述内部容器:不能透过用于灭菌工序中的过氧化氢灭 菌剂;包括含有酶底物和中和剂的混合物，所述中和剂以能有效中和残余的过氧化氢灭菌 剂的量设置在指示器内，其中所述中和剂并非为酶并且并非为金属催化剂;并且适于使其 可破碎，由此允许酶底物与活性酶反应以形成酶改性产物，所述酶改性产物提供过氧化氢 灭菌工序失效的可检测指示，其中所述可检测指示在8小时或更短的时间内形成。
[0014] 本发明还提供了使用方法。在一个实施例中，本发明提供了用于测试灭菌工序的 有效性的方法，所述方法包括:提供灭菌指示器，所述灭菌指示器包括:容器，其具有至少一 个开口以允许氧化性灭菌剂在灭菌工序期间进入容器;容纳在容器内的载体；由载体承载 的生物材料，所述生物材料与常用于监测灭菌工序的有效性的至少一种测试微生物的存活 相关联，其中所述生物材料因有效的灭菌工序而灭活并且因无效的灭菌工序而提供可检测 指示;其中所述灭菌指示器的一个或多个部件保留残余的氧化性灭菌剂；中和剂，其以能有 效中和残余的氧化性灭菌剂的量设置在指示器内，其中所述中和剂并非为酶并且并非为金 属催化剂；以及用于形成灭菌工序失效的可检测指示的装置;使包括生物材料的灭菌指示 器经受灭菌工序;在灭菌之后，使灭菌指示器经受培育工序以确定存在还是不存在可检测 指示；以及使可检测指示的存在与灭菌工序的失效相关联，并且使可检测指示的不存在与 灭菌工序的成功相关联。
[0015] 使用示例性的孢子生长灭菌指示器来测试灭菌工序的有效性的方法包括:提供灭 菌指示器，所述灭菌指示器包括:载体;包括孢子的生物材料，其中所述孢子由载体承载;所 述生物材料与常用于监测灭菌工序的有效性的至少一种测试微生物的存活相关联，其中所 述生物材料因有效的灭菌工序而灭活并且因无效的灭菌工序而提供可检测指示;其中所述 灭菌指示器的一个或多个部件保留残余的氧化性灭菌剂;和中和剂，其以能有效中和残余 的氧化性灭菌剂的量设置在指示器内，其中所述中和剂并非为酶并且并非为金属催化剂； 使包括生物材料的灭菌指示器经受灭菌工序;在灭菌之后，将生物材料与包含pH指示剂的 生长培养基混合，并且在刺激孢子生长的条件下来温育生物材料和生长培养基的混合物； 确定在生物材料中存在还是不存在具有可检测的pH信号的存活孢子；以及使可检测的信号 的存在与灭菌工序的失效相关联，并且使可检测的信号的不存在与灭菌工序的成功相关 联。
[0016] 使用示例性的酶基灭菌指示器来测试灭菌工序的有效性的方法包括:提供灭菌指 示器，所述灭菌指示器包括:载体;包括活性酶源的生物材料，其中所述活性酶源由载体承 载;其中所述活性酶具有酶活性，所述酶活性与常用于监测灭菌工序的有效性的至少一种 测试微生物的存活相关联;其中所述活性酶源因致死测试微生物的灭菌工序而灭活，但其 中所述活性酶源不会因亚致死测试微生物的灭菌工序而灭活;其中所述灭菌指示器的一个 或多个部件保留残余的氧化性灭菌剂；中和剂，其以能有效中和残余的氧化性灭菌剂的量 设置在指示器内，其中所述中和剂并非为酶并且并非为金属催化剂;和酶底物，其在灭菌工 序失效时与活性酶反应以形成具有可检测的信号的酶改性产物;使活性酶源经受灭菌工 序;将酶和底物混合以形成酶改性产物;确定存在还是不存在具有可检测的信号的酶改性 产物；以及使可检测的信号的存在与灭菌工序的失效相关联，并且使可检测的信号的不存 在与灭菌工序的成功相关联。在尤其优选的实施例中，灭菌指示器为双作用快速读出式指 示器，并且活性酶源包括如下微生物的孢子，所述微生物的孢子充当用于酶活性测试的活 性酶源以及用于孢子生长测试的测试微生物。
[0017] 在本文中，"多孔"载体是指灭菌剂可在正常灭菌条件(这些条件由特定灭菌工序 来限定)下穿过载体。"三维"多孔载体为占据所在容器(如，双容器装置的外部容器)的体积 的至少5%的载体。
[0018] 在本文中，"由载体承载"是指生物材料可设置在载体的表面上(具体地讲，如果其 并非为多孔的)或者可分布在多孔载体内。
[0019] 在本文中，"分布在多孔载体内"是指生物材料可均匀地或不均匀地贯穿分布在多 孔载体的体积的至少一部分中（即，并非仅在其表面上）。"分布在内部"包括贯穿分布在(并 且均匀地贯穿分布在)多孔载体的整个体积中。
[0020] 在本文中，"生物材料"是指由载体承载的与至少一种测试微生物的存活相关联， 并且有助于形成可检测的信号的材料。即，生物材料因有效的灭菌工序而灭活(如，杀灭）， 并且因无效的灭菌工序而提供可检测指示。生物材料可为充当活性酶源的孢子或其他微生 物。活性酶源也可为分离酶。
[0021] 在本文中，"测试微生物"是指常用于检测灭菌工序的有效性的微生物，例如嗜热 脂肪土芽孢杆菌。
[0022]在本文中，就制备载体的材料而言，术语"亲水性"是指具有零接触角（即，被水润 湿）。此疏水性材料可为无机物、有机物、或它们的组合。
[0023]在本文中，就制备载体的材料而言，术语"疏水性"是指在非零接触角下测量为斥 7尺的，如在E. Sharfrin等人的The Journal of Physical Chemistry(物理化学杂志），64 (5):519-524(1960)中所述。此疏水性材料可为无机物、有机物、或它们的组合。
[0024] 当术语"包括"和其变型出现在说明书和权利要求书中时，这些术语不具有限制性 含义。
[0025] 词语"优选的"和"优选地"是指在某些情况下，可以提供某些有益有效性的本发明 实施例。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施例也可以是优选的。此外，对一个或多 个优选实施例的表述并不暗示其他实施例是不可用的，且并非意图将其他实施例排除在本 发明范围之外。
[0026] 本文所用的"一种(个)"、"所述(该)"、"至少一种(个)"以及"一种或多种(一个或 多个)"可互换使用。
[0027] 如本文所用，术语"或"一般以包括"和/或"的普通含义使用，除非内容另外明确指 明。术语"和/或"是指所列要素中的一者或全部或者所列元素中的任何两者或更多者的组 合(如，预防和/或处理痛苦是指预防、处理、或既处理又预防更多的痛苦）。
[0028]本文中的所有数字均假定被术语"约"并且优选地由术语"精确"修饰。如本文结合 测得数量所用，术语"约"是指将被技术人员预期到的测得数量的变化，所述技术人员实施 测量并且运用与所用测量设备的测量目标和精度相当的谨慎水平。由端点表述的数值范围 包括涵盖在该范围内的所有数字(如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、和5)。本发明中描 述的份数，包括下面的实例部分中描述的份数，除非另外指明，皆以重量计。
[0029] 本发明的上述
【发明内容】
并非旨在描述本发明所公开的每个实施例或每种实施方 式。以下描述更具体地举例说明了示例性实施例。在整个申请的若干地方，通过实例清单提 供了指导，所述实例可以按多种组合方式来使用。在每一种情形下，所列举的清单仅仅作为 代表性群组，而不应被理解为排他性清单。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明的灭菌指示器的实施例的分解视图。
[0031] 图2为图1所示的装置的剖视图。
[0032] 图3为本发明的灭菌指示器的可供选择的实施例的分解视图。
[0033] 图4为图3所示的装置的剖视图。
[0034] 图5为本发明的灭菌指示器的优选实施例的分解视图。