专利名称：在弥散受限的环境中进行消毒的方法
技术领域：
本发明涉及一种用过氧化物源和负压对诸如医疗器械等物品进行消毒的方法，更具体地说，本发明涉及的方法包括在把物品或包含物品的弥散受限环境暴露于负压下或与等离子体相结合的负压下之前用过氧化物源接触所述物品和包含物品之弥散受限环境的步骤。
一般是利用加热例如蒸汽、或化学物质例如气体或气化状态地甲醛或环氧乙烷对医疗器械进行消毒。每一种方法都有其缺点。很多医疗装置例如光导纤维装置、内窥镜、电动工具等都对热、湿或两者很敏感。甲醛和环氧乙烷都是能对卫生工作者造成潜在危险的毒性气体。环氧乙烷的问题尤其严重，这是因为在使用环氧乙烷时需要很长的通风时间才能从被消毒的物器上除去所述气体。这导致消毒周期过长。
已经发现使用液体过氧化氢溶液进行消毒需要高浓度消毒剂、很长的暴露时间和/或较高温度。然而，使用过氧化氢蒸汽进行消毒则显示出其比其它化学消毒方法具有某些优点(参见例如U.S.专利4169123和4169124)。如1987年2月17日授予Jacobs等人的美国专利US-464387中所述，把过氧化氢与等离子体相结合具有一些其它的优点。1988年7月12日授予Jacobs等人的美国专利US-4756882中公开了使用从由等离子体发生器产生的作为反应物质产物母体的过氧化氢水溶液中生成过氧化氢蒸汽的内容。使紧贴待消毒物品弥散的过氧化氢蒸汽与等离子体彼此结合相互作用可以对既使是处于密闭包裹中的物品进行消毒。此外，这些把过氧化氢蒸汽与等离子体相结合的方法虽然在“开放”式系统中是很有用的，但是由于这些方法取决于在消毒之前消毒剂蒸汽紧贴物品的弥散程度，所以现在已经发现其并不适用于对具有弥散受限区的物品进行消毒。因此，当把这些方法用于长的狭窄管腔中时，这些方法需要很高的消毒剂浓度、很长的暴露时间和/或很高的温度。例如，长度长于27cm和/或内径小于0.3cm的管腔是特别难消毒的。因此，在已有技术中不存在简单、安全和有效消毒小管腔的方法。
因此在对例如长的狭窄管腔等包含弥散受限区域的物品进行消毒时遇到了极大困难。使用由过氧化氢水溶液产生的过氧化氢蒸汽的方法存在某些缺点，因为
1．水比过氧化氢具有更高的蒸汽压力而且从水溶液中蒸发的比过氧化氢快。
2．水比过氧化氢有更低的分子量而且在蒸汽状态下弥散的比过氧化氢快。
因此，当过氧化氢水溶液在待消毒物品的周围区域中蒸发时，水首先到达物品且达到较高浓度。因此水蒸汽成为过氧化氢蒸汽渗入弥散受限区例如裂缝和长狭窄管腔的屏障。由于在其它原因中，重量大于65％的过氧化氢浓缩溶液因其氧化特性而可能产生危险，所以通过从水溶液中除去水和使用浓度更大的过氧化氢并不能解决问题。
授予Cumming等人的U.S.4952370号专利公开了一种消毒方法，其中过氧化氢水蒸汽首先在待消毒的物器上冷凝，然后将真空源施加于消毒腔以便使水和过氧化氢从物品上蒸发。这种方法适用于消毒表面，但是其在迅速消毒例如管形装置中的弥散受限区时是无效的，这是因为该方法与过氧化氢蒸汽进入管腔进行消毒的弥散程度有关。
题为“对具有管腔的物品进行蒸发消毒的方法”且授予Jacobs等人的U.S.4943414号专利中公开了一种方法，其中把含有少量可蒸发液态消毒剂溶液的器皿安装到管腔上，随着在消毒循环期间压力的降低使消毒剂蒸发并直接流入物品的管腔中。该系统的优点在于通过存在的压力差将水和过氧化氢蒸汽推过管腔，从而提高了对管腔的消毒速度，但是该系统存在需要把器皿装到每个待消毒管腔上的缺点。此外，水蒸发的很快且先于过氧化氢蒸汽进入管腔。
在U.S.专利5492672中公开了一种消毒狭窄管腔的方法。该方法使用了多组分消毒剂蒸汽而且要求消毒剂蒸汽流具有连续交替变化的周期和使这种流动不连续。完成这一方法需要使用复杂的设备。由于使用的是流动的蒸汽，所以在消毒过程中不能迅速到达端部封闭的管腔。
因此，目前需要一种简单和有效的对具有蒸汽弥散受限区域例如长狭窄管腔的物品进行蒸汽消毒的方法。
本发明一方面涉及一种用于消毒具有弥散受限区的物品例如具有管腔的物品内部的方法。该方法包括的步骤有用过氧化物源接触物品的内部，把物品暴露于负压下，暴露时间应足以完成彻底消毒。在一个实施例中，过氧化物源包括液体或冷凝的蒸汽。在另一个实施例中，由液体构成的过氧化物源包括过氧化氢或过醋酸。在另一个实施例中，由冷凝蒸汽气构成的过氧化物源包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。如果在40℃和10torr下进行1小时的暴露步骤，且过氧化物源为1mg/L过氧化氢，那么在暴露步骤之后，可取的是弥散受限区优选保持0.17mg/L或更多的过氧化氢，或在其中保持17％或更多的过氧化氢。在某些优选实施例中，弥散受限区具有与长度为27cm和内径为3mm的管腔相同或比其更多的弥散限制，或是具有与长度内径比大于50的管腔相同或更多的弥散限制。过氧化物源的优选浓度小于25％(重量)。借助于通过诸如注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置等方法的传递可以完成接触步骤。在优选实施例中，弥散受限区是一个长度至少为27cm且内径不多于3mm，更优选的是内径不多于1mm的管腔。完成暴露步骤的优选时间是60分钟或更少，完成该步骤的优选压力小于过氧化氢的蒸汽压力。在本发明条件下的优选压力范围是0-100torr。在一个特别优选的实施例中，压力约为10torr而且暴露步骤是在约23℃-约28℃的温度下完成的。暴露步骤可以包括例如通过加热形成暴露步骤的腔室而对物品进行加热的步骤。可以把腔室加热到约40℃-约45℃。此外可以把过氧化物源加热到例如约40℃-约45℃。在把装置暴露于负压下的步骤期间可以选择性地执行把装置暴露于等离子体的步骤。在采用暴露于等离子体的实施例中，所述方法是在第一腔室中完成的而等离子体是在第二独立腔室中产生的。该实施例进一步包括使等离子体流入第一腔室中的步骤。有利的是，可使该方法的接触和/或暴露步骤重复一次或多次。
本发明的另一方面涉及一种消毒物品内部和外部的方法。该方法包括下列步骤用过氧化物源接触物品；和把物品放到弥散受限环境中。接触和放置步骤可以按两个顺序中的任一顺序完成。在这些步骤之后紧接着把弥散受限环境暴露于负压下，暴露时间应足以完成彻底消毒。接触步骤可以在放置步骤之前或之后进行。如果在40℃和10torr下进行暴露步骤，并引入由1mg/L过氧化氢构成的过氧化物源，则可取的是在暴露步骤之后弥散受限环境保持0.17mg/L或更多的过氧化氢，或者在暴露步骤之后在其中保持17％或更多的过氧化氢。暴露步骤可以包括例如通过加热暴露步骤发生的腔室或通过加热过氧化物源而对物品进行加热的步骤。在某些的优选实施例中，弥散受限环境具有与内径为9mm或更小和长度为1cm或更大的单个入/出口相同或更多的弥散限制，或足以限制弥散以便在40℃和10torr下对2.2cm×60cm玻璃管中的不锈钢刀片进行1小时彻底消毒，所述玻璃管上带有橡胶塞，橡胶塞中设有1mm×50cm的不锈钢出口管。在一个实施例中，过氧化物源包括液体或冷凝蒸汽。在另一个实施例中，由液体构成过氧化物源包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。借助于通过诸如注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置等方法的传递可以完成接触步骤。在把管腔暴露于负压的步骤期间还可以使用等离子体。如果使用等离子体，则可以在第一腔室中完成该方法和在第二且独立的腔室中产生等离子体并且使等离子体流入第一腔室中。弥散受限容器可以具有至少一个出口管，该管可以是例如长度至少为1.0cm和内径为9mm或更小的管件。出口管还可以包括一个过滤器。在一个优选实施例中，过滤器足以防止细菌从外部环境进入到容器中。可以使用的过氧化物源的浓度小于25％(重量)。完成暴露步骤的时间优选为60分钟或更少。该方法还可以在暴露步骤期间与加热物品的步骤同时进行。因此可以在腔室中进行暴露步骤，并且在暴露步骤期加热腔室。可以在0-100Torr的负压下进行暴露步骤。有利的是，该方法的各步骤还可以重复一次或多次。
本发明的再一个方面涉及一种对处于弥散受限容器中的物品进行消毒的方法。该方法包括用过氧化物源接触物品，和把物品放入弥散受限容器中，这两个步骤的顺序不受限制。如果接触步骤先于放置步骤首先进行，则在放置步骤之后可以重复接触步骤。在这两个步骤之后把弥散受限的容器暴露于负压下，暴露时间应足以对物品进行彻底消毒。在本发明此例中使用的容器具有至少一个出口管。出口管中最好设置一个过滤器，该过滤器应足以防止细菌进入容器。出口管的长度至少为1.0cm和/内径为9mm或更小。有利的是，可以将暴露步骤、接触步骤或整个方法重复一次或多次。在一个优选实施例中，接触步骤包括通过注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置等进行传递。在把容器暴露于负压下的步骤期间可以使容器暴露于等离子体中。在一个实施例中，该方法是在密封的腔室中进行的而且在腔室中产生等离子体。暴露步骤优选在60分钟或更少的时间内和/或在0-100Torr的压力下进行。可以在暴露步骤期间对容器进行加热或在接触步骤之前对过氧化物源进行加热。本发明还包括用本例所述方法得到的处于弥散受限容器中消毒物品。在一个实施例中，过氧化物源包括液体或冷凝蒸汽。在另一个实施例中，由液体构成的过氧化物源包括过氧化氢或过醋酸。在另一个实施例中由冷凝蒸汽构成的过氧化物源包括过氧化氢或过蜡酸蒸汽。
本发明的再一个方面涉及一种提供处于弥散受限容器中的消毒物品的方法。该方法包括把物品放入弥散受限容器中并用过氧化物源接触容器，这两个步骤的顺序可以颠倒。完成这些步骤之后把弥散受限容器暴露于负压下，暴露时间应足以对物品进行彻底消毒。在本发明这一实例中作用的容器具有至少一个由出口管或空气及蒸汽渗透窗构成的连通口。出口管中最好设置一个过滤器，过滤器应能足以防止细菌进入容器。出口管的长度至少为1.0cm和/内径为9mm或更小。连通口最好通过一个连接器连接到待消毒的物品，以便使消毒剂蒸汽可以流过物品和流出容器。连接器最好是可以装到所说物品管腔上的管子或适配器，或是容纳带有管腔的那部分物品的罩子。在一个实施例中，还将出口管附加地连接到容器外部的阀上并将阀与真空源相连。在一个实施例中由一个窗口构成的连通口对微生物来说是不能透过的。有利的是，暴露步骤、接触步骤或整个方法可以重复进行一次或多次。在一个优选实施例中，接触步骤包括通过注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置等进行传递。在把容器暴露于负压下的步骤期间可以使容器暴露于等离子体中。在一个实施例中，该方法是在密封的腔室中进行的而且在腔室中产生等离子体。暴露步骤优选在60分钟或更少的时间内和/或在0-100Torr的压力下进行。可以在暴露步骤期间对容器进行加热或在接触步骤之前对过氧化物源进行加热。本发明还包括用本例所述方法得到的处于弥散受限容器中的消毒物品。在一个实施例中，过氧化物源包括液体、固体或冷凝蒸汽。在另一个实施例中，由液体构成的过氧化物源包括过氧化氢或过醋酸。在另一个实施例中由固体构成的过氧化物源包括过氧化脲络合物或过氧化焦磷酸钠络合物或类以络合物。在另一个实施例中由冷凝蒸汽构成的过氧化物源包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。
图1是管腔的剖面图，所述管腔中设有置于玻璃管内的接种用不锈钢刀片，而玻璃管上只带有一条狭窄的开口以形成测试本发明消毒方法的弥散受限环境。
图2是剖面图，其中把接种用不锈钢刀片直接置于玻璃管中，而玻璃管上只带有一条狭窄的开口以形成测试本发明消毒方法的另一种弥散受限环境。
图3是剖面图，其中把接种用不锈钢刀片直接置于玻璃管中，而玻璃管的狭窄开口处设有过滤器以形成测试本发明消毒方法的另一种弥散受限环境。
图4是弥散受限环境一个实施例的剖面图，所述弥散受限环境用带有有限弥散口(由管构成的连通口)的容器表示。
图5A是弥散受限环境一个实施例的剖面图，所述弥散受限环境用带有有限弥散口(由管或管腔装置构成的连通口)的容器和把管腔装置与容器的连通口相连的管连接器表示。
图5B是弥散受限环境一个实施例的剖面图，所述弥散受限环境用带有有限弥散口(由管或管腔装置构成的连通口)的容器和把管腔装置与容器的连通口相连的密封式连接器表示。
图6是弥散受限环境一个实施例的剖面图，所述弥散受限环境用带有有限弥散口的容器和把管腔装置连接到窗口的密封式连接器表示。
对管腔装置内部进行消毒是对消毒系统提出的挑战。在低温下和用低浓度的消毒剂对管腔装置或其它弥散受限物品进行迅速消毒则是提出了更为严峻的挑战。在本发明中，通过在将物品暴露于真空下或选择性地暴露于等离子体中之间用过氧化物源对待消毒的物品进行预处理或接触而克服了已有消毒系统的缺点。此外，在暴露于真空下之前使包含待消毒物品的弥散受限环境与过氧化物源相接触。过氧化物源包括在消毒时使物品在其中与之接触的液体或冷凝蒸汽。在接触弥散受限环境的情况下，过氧化物源还可以包括固体。液体包括过氧化氢或过醋酸的水溶液。固体包括过氧化脲络合物或过氧化焦磷酸钠络合物或类似过氧化物络合物。蒸汽包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。本发明的优选方法采用过氧化氢水溶液作为与待消毒物品相接触的过氧化物源。本发明的方法适用于在既不损坏物品又不会在消毒物品上留下毒性剩余物的条件下对管腔或非管腔物品进行快速消毒。
按照本发明的方法，需输送过氧化物源使其直接与待消毒物品接触或直接与包含待消毒物品的弥散受限环境接触。在管腔装置的情况下，可以把过氧化物源直接输送到管腔内。当物品具有使蒸汽弥散受限制的区域时，过氧化物源可以进入弥散受限区的内部。对不存在弥散受限问题的物品来说，可以将过氧化物源引入弥散受限环境的任何地方。通过直接输送或物理放置等装置、或通过静态浸泡法、液体流通法、喷雾或蒸汽冷凝等可以把过氧化物源输送到管腔内或使其与待消毒物品相接触或与包含待消毒物品的弥散受限环境相接触。物理放置还包括放置包含过氧化物源的容器。在本发明的优选方法中，由于不是通过与过氧化氢溶液相接触进行消毒的，而是在真空下或真空与等离子体结合的情况下将物品在低温下和短时间内暴露于过氧化氢蒸汽中实现消毒的，所以可以对过氧化氢水溶液进行相对稀释，例如使其浓度为1.6％(重量)或更低。本发明的方法对具有难进入或难达到的部位的物品特别有效。这种物品包括狭长的管腔、活动关节和其它具有使蒸汽弥散受限部位的物品。
对消毒狭长管腔内部非常有效的一个本发明优选方法的实施例的总体操作如下
1．使待消毒的管腔与过氧化物源相接触。可以通过物理输送、或静态浸泡、液体流通、喷雾或蒸汽冷凝使少量过氧化物源与管腔直接接触。
2．把待消毒的管腔放在一个腔室内，将腔室密封和抽真空。(在将物品放入腔室中之后可以把过氧化物源送到物品的内部。)
3．将管腔暴露于真空中，暴露时间和温度应足以完成消毒。
4．从腔室中取出消毒管腔。
在本发明方法的一个变型实施例中，使用了类似的方法对物品内部和外部进行消毒。在该变型的实施例中，将待消毒物品放入弥散受限的环境中。弥散受限的环境可以是刚性容器或具有至少一个出口管的柔性袋。在该实施例中，优选的出口管是弥散受限的出口管。另一方面，只要消毒剂蒸汽的弥散受到待消毒物品的限制，例如当消毒剂蒸汽必须流过有限的弥散区或待消毒物品的管腔时，出口管就不必是弥散受限管。这取决于容器的结构。可以用各种材料例如玻璃、金属和塑料制作出口管而且出口管还可以带有一个过滤器。过滤器能足以防止细菌从外部环境进入容器。将过氧化物源引入物品的内部。可以在把物品放入弥散受限环境之前或之后引入过氧化物源。然后象上述步骤2-4那样把包含待消毒物品的弥散受限环境放入腔室中，暴露于真空下和将其取出。
对消毒狭长弥散受限管腔内部同样非常有效的一个本发明方法的变型实施例的总体操作如下
1．把待消毒物品放入弥散受限的环境例如一个容器中，所说容器包括至少一个连通口，该连通口由一个出口管或空气及蒸汽可透过的窗口构成；和
2．使弥散受限环境与过氧化物源相接触，步骤1和2的顺序可颠倒进行；随后进行的是
3．将弥散受限环境暴露于负压下，暴露时间应足以对所说环境进行彻底消毒。
最好通过一个连接器将连通孔与物品相连，以便使消毒剂蒸汽能够流过物品和流出容器。在这个实施例中，由出口管或空气及蒸汽可透窗构成的连通口还可以优选为弥散受限的的连通口。另一方面，只要消毒剂蒸汽的弥散受到待消毒物品的限制，例如当消毒剂蒸汽必须流过有限的弥散区或待消毒物品的管腔时，连通口特别是空气及蒸气可透窗就不必是弥散受限口。这取决于容器的结构。可以用各种材料例如玻璃、金属和塑料制作出口管而且出口管还可以带有一个过滤器。过滤器能足以防止细菌从外部环境进入容器。可以用可渗透材料例如蒂维克(Tyvek)制作空气和蒸汽可透窗。
在与上述所有方法有关的本发明另一个变型实施例中，将待消毒物品暴露于真空下，随后在低温等离子体中放置一段足以完成消毒的时间。在本说明书和权利要求书中所使用的术语“等离子体”包括含有施加了包括可以产生任何附加辐射的电场后产生的电子、离子、自由基、游离的和/或激活的原子或分子的任何气体或蒸汽。施加的场可以覆盖很宽的频率范围；然而，一般使用射频或微波。
本发明的消毒方法还可以与用上述U.S.4643876号专利中公开的方法产生的等离子体一起使用。另一方面，本发明的方法可以与U.S.5115166或5087418号专利中描述的等离子体一起使用，其中把待消毒的物品置于与等离子体源分离的腔室中。
本发明与原有的蒸汽消毒系统相比具有许多优点，例如(1)可以在低温下迅速实现对管腔装置和弥散受限物品的快速消毒；(2)可避免使用浓的具有潜在危险的杀菌溶液；(3)省去了在狭长管腔上安装输送消毒剂蒸汽用的特定容器；(4)不会留下有毒残余物；(5)由于在方法结束时得到的物品是干的，所以实现物品的无菌保管；(6)可以消毒带有封闭端的管腔；和(7)可以根据需要重复该方法而不会有不良影响。因此，本发明的方法提供了一种高效、无危险、和价格合适的消毒方法。
为了确定本发明优选消毒方法的有效性，首先进行的第一步测试是评价经稀释的过氧化氢溶液对一个开放的非弥散受限环境中的污染表面的作用。这些测试在下面的实例1中描述。
实例1
为了单独评价稀释过氧化氢溶液的消毒效果，在不锈钢解剖刀片上使用了由2.5×106个杆菌脂性喜温生物孢子构成的生物致病体。将接种后的刀片浸入100ml烧杯内的40ml过氧化氢溶液中。使用了四种不同浓度的过氧化氢溶液其重量百分比为3％、6％、9％和12％。刀片浸在过氧化物溶液中的时间各不相同。然后从溶液中取出刀片并测试消毒效果。测试结果以处理后仍残留污染的接种刀片数量与受测试的接种刀片数量之比的形式列在表1中。
表1
H2O2浓度和浸泡时间对H2O2溶液杀孢子能力的影响
H2O2浓度
*N/D-未测定
可以看到，在将刀片浸入12％的过氧化氢溶液中至少90分钟后才能彻底消毒。然而，在6％的过氧化氢溶液中浸泡2小时后测试的刀片无一得到消毒。从这些数据中可以清楚地看到，如果不延长浸泡时间和增加溶液浓度，用稀释的过氧化氢溶液单独与物品接触在消毒方面是无效的。
下面进行的实验是评价对预处理步骤的狭长管腔进行消毒的效果，其中在将管腔暴露于真空之前先将待消毒的管腔暴露于过氧化氢溶液中。这个实验评价的是过氧化氢蒸汽气对管腔内部的消毒效果。该实验在下面的实例2中详细说明。
实例2
在不锈钢解剖刀片上使用由1.9×106个脂性喜温生物孢子构成的生物致病体。用过氧化氢水溶液对一些接种的刀片进行预处理。对其它标有对照刀片的接种刀片不用过氧化氢进行预处理。预处理是指在过氧化物溶液中静态浸泡5分钟。将经预处理的刀片擦干，然后将每个刀片置于3mm(内径)(ID)×5cm(长度)的不锈钢管腔内部。管腔中有一个1.3cmID和5cm长的中心件。把经预处理的刀片放入该中心件内部，并向中心件施加不同量的另一部分过氧化氢溶液。对对照刀片进行同样处理，但不用过氧化氢溶液对其进行预处理。把管腔放入真空腔室中，将腔室抽真空到1Torr并保持15分钟，在此期间温度从约23℃上升到约28℃。暴露于真空的步骤结束后将腔室通风并从腔室中取出刀片和测试其消毒效果。消毒结果如下
表2
预处理和过氧化氢浓度对管腔内部消毒效果的影响(A)用1％的过氧化氢溶液和在真空下
(B)用3％的过氧化氢溶液和在真空下
(C)用6％的过氧化氢溶液和在真空下
正如从这些结果中看到的那样，用较稀的过氧化物溶液和暴露于负压下可以达到消毒效果。当采用真空时，加到管腔中心件上的过氧化物被蒸发并与刀片相接触，这足以完成消毒。从这些数据中可以看到，预处理可以提高效果，但是只要近氧化物从内向外弥散就不需要进行预处理。
把用过氧化物预处理后对各种尺寸的管腔内部进行消毒与不经预处理步骤对管腔内部进行消毒相比较。这个实验将在实例3中详细描述。
实例3
在不锈钢解剖刀片上使用由1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子构成的生物致病体。以下表3中的实验A包括用3％的过氧化氢水溶液对一些接种的刀片进行预处理。预处理是指在过氧化物溶液中静态浸泡5分钟。将经预处理的刀片擦干，然后将刀片和10μl的3％的过氧化氢溶液一起置于具有不同尺寸的不锈钢管腔中心件内。中心件和内径为1.3cm和长度为5cm。下述表3中的实验B由不用过氧化氢溶液对其进行预处理但同样进行接种处理的对照刀片构成。把每个接种对照刀片和10μl的3％的过氧化氢溶液一起直接置于不锈钢管腔的中心件内。中心件的尺寸与与实验A中的尺寸相同。用不同尺寸的管腔来评价管腔内径和长度方向上的消毒效果。把管腔放入真空腔室中，将腔室抽真空到1Torr并保持15分钟，在这15分钟的消毒过程中，温度从约23℃上升到约28℃。暴露于真空的步骤结束后，将腔室通风并从腔室中取出刀片和测试其消毒效果。其结果列在表3中，表中的“L/D之比”表示长度与内径之比。
表3在不同尺寸的管腔中用稀释过氧化氢进行预处理的效果
在实例3之实验A的条件下测得的所有L/D之比大于50的管腔都是在该系统中将要被消毒的明显弥散受限的管腔。因此，可以认为其它一些L/D之比大于50的管腔也应达到适合按本发明进行消毒的足够的弥散受限程度。这个实验表明，与已有的方法相比，在狭长的管腔内比在短且宽的管腔内更容易实现通过过氧化氢蒸汽从物品内部到物品外部的弥散而进行的消毒。可以认为这是由于在消毒过程中较大的管腔使过多的过氧化氢蒸汽弥散到管腔内部的外面。因此，蒸汽不能在足够的时间内与内表面接触或是不能以足以进行消毒的浓度与内表面接触。
正如以上讨论过的，用过氧化氢蒸汽对管腔进行消毒的已有方法通常不适合较短和较宽的管腔。与这些已有方法相比，本发明的方法对长度长于27cm和/或内径小于3mm的狭长管腔的内部是有效的。
为了测定消毒剂蒸汽在系统中的弥散能力在达到消毒效果上是否是关键因素，而进行了将弥散受限系统和开放的非弥散受系统相比较的附加实验。
非弥散受限系统是这样一个系统，其中蒸汽在物品中和物品周围的弥散不受狭窄开口、狭长管腔或类似物的限制。在此使用的“弥散受限”是指任何一种或多种流动特性(1)放置在本发明消毒系统中的物品在40℃和10Torr下一小时后保持0.17mg/L或更多过氧化氢溶液的能力；(2)与内径为9mm或更小和长度为1cm或更大的单个入/出口相比具有相同或更多的弥散限制；(3)与长度为27cm和内径为3mm的管腔相比具有相同或更多的弥散限制；(4)与长度内径比大于50的管腔相比具有相同或更多的弥散限制；(5)放置在本发明消毒系统中的物品在40℃和10Torr下一小时后保持17％或更多过氧化氢溶液在其中的能力；或(6)按照本发明，其具有在10Torr的真空和40℃下一小时内对2.2cm×60cm玻璃管中的不锈钢刀片进行彻底消毒所需的足够弥散限制，所述玻璃管带有一个橡皮塞，橡皮塞上有一个1mm×50cm的不锈钢出口管。已经证实，特征(1)和(5)将随最初置于物品中的过氧化氢浓度而变化；然而，这可以由本领域的普通技术人员迅速测出。
如在本发明的背景技术部分所述，用已知的过氧化氢蒸汽消毒法难于对具有弥散受限区的物品进行消毒，这是因为这些方法取决于过氧化物蒸汽从物品外部到物品内部弥散的程度。在实例4中描述了为对消毒剂蒸汽弥散的重要性进行评价而做的实验。
实例4
在开放式系统和弥散受限系统中测试过氧化氢蒸汽的消毒效果。开放式系统由内径为1、3和6mm，长度为15、27、40和50cm的不锈钢管腔构成。用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子对不锈钢解剖刀片进行接种，并将刀片和10μl的3％的过氧化氢溶液一起置于不锈钢管腔的中心件内。中心件的内径为1.3cm，长度为5cm，体积为6.6cc。
图1中示出了弥散受限系统。将相同的接种解剖刀片置于具有上述尺寸之管腔15的中心件10内。将10μl的3％的过氧化氢溶液也加入管腔15的中心件10内。然后把管腔15放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。玻璃管20的一端封闭，开口端用橡皮塞25封住，橡皮塞25上插有1mm×10cm的不锈钢管30。这样，气体就只能通过这个1mm×10cm的开口进出玻璃管20。
把开放式管腔系统和弥散受限的系统都放入真空腔室内部。将腔室抽真空使之达到1Torr的压力并保持15分钟，在此期间温度从23℃上升到28℃。然后使腔室通风，并从管腔中取出刀片和测试消毒效果。结果如下
表4
在开放式和弥散受限式系统中过氧化氢蒸汽的消毒效果
在实例4的实验条件下，在不用过氧化氢进行预处理的情况下，在开放式系统中较短和较宽的管腔没有获得消毒。在经过预处理和其它条件下，例如使用较高的过氧化物浓度和经过较长的处理时间同样能使L/D之比大于50的27cm×3mm管腔得到消毒。在弥散受限系统中，用3％的过氧化氢溶液能使刀片在所有尺寸的管腔中都得以消毒。
这些结果显示，在弥散受限的环境中提供过氧化氢源能使系统内部得到彻底消毒。因此确定过氧化氢蒸汽消毒效力的是蒸汽在系统中弥散时所受的限制而不是管腔本身的长度或内径。然而，这些数据也显示，与已有的用过氧化氢蒸汽对管腔进行消毒的方法不同，当把物品放到弥散受限环境中时本发明的方法甚至对非弥散受限的物品也是有效的。
为了进一步验证蒸汽在系统中的弥散限制对消毒系统能力的影响，而进行了以下实验。
实例5
如图2所示，将不锈钢解剖刀片5放在一端封闭的2.2cm×60cm玻璃管20中。用用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子对每个刀片进行接种。对某些测试而言，玻璃管20在一端开口，从而形成开放式系统。为了建立弥散受限环境，用橡皮塞25密封玻璃管20的开口端，一个1mm×10cm的不锈钢管30穿过橡皮塞25的中心。在开放式和弥散受限式系统中，将用量为50、100、150或200μm，浓度为3％或6％的过氧化氢溶液与接种刀片一起加入玻璃管20。将管20放入真空腔室中，对腔室进行抽真空使之达到1Torr并保持15分钟，在此期间温度从约23℃上升到约28℃。在1Torr下30分钟内对弥散受限系统进行测试，在此期间温度从约23℃上升到约33℃。然后对真空腔室通风，并从管20中取出刀片5和测试消毒效果。结果列在下面的表5中。
表5
在开放式和弥散受限式系统中的过氧化氢蒸汽消毒
开放式系统，1Torr真空下15分钟
弥散受限系统，1Torr真空下15分钟
弥散受限系统，1Torr真空下30分钟
这些结果表明，施加了过氧化氢溶液之后暴露于真空下不能在开放式系统中进行快速消毒。与之相比，在弥散受限的系统中进行同样的处理时，除了用量为50μL的很弱浓度的过氧化氢溶液之外，可实现彻底消毒。然而通过增加暴露于真空下的时间便能实现各种浓度下的消毒。
因此，如本发明所述在把物品暴露于真空之前把少量过氧化溶液输送到待消毒物品的方法是一个有效的消毒方法。该方法与消毒剂蒸汽在待消毒物品中的弥散无关。相反，过氧化氢蒸汽是借助系统中的真空产生的。由于消毒剂蒸汽从物品内部到物品外部的弥散很慢，所以可防止该蒸汽过快地离开系统。在弥散受限环境下，蒸汽因此而与待消毒物品接触的时间足以完成彻底消毒。此外，与使过氧化物中的水首先蒸发并使之成为过氧化物蒸汽渗透屏障的已有方法不同，本发明的方法首先除去了系统中的所有水，因此在系统中留下了浓缩的过氧化氢蒸汽。更重要的是，在本发明的优选方法中，蒸汽的弥散是从内向外而不是象已有技术中那样从外向内。结果是，在本发明中对弥散的限制起到增加消毒有效性的作用而不是象已有技术中那样降低有效性。
为了确定不同压力对弥散受限消毒系统的影响，而进行了以下实验。
实例6
如图2所示，将不锈钢解剖刀片5放在一端封闭的2.2cm×60cm玻璃管20中。用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子对每个刀片5进行接种。为了建立弥散受限环境，用橡皮塞25密封玻璃管20的开口端，一个1mm×10cm的不锈钢管30穿过橡皮塞25的中心。将用量为50、100、150或200μm，浓度为3％的过氧化氢溶液与接种刀片5一起加入玻璃管20。将管20放入真空腔室中，向其施以不同压力并保持15分钟，在此期间温度从约23℃上升到约28℃。在确定提高温度对系统影响的另一个实验中，首先把管20加热到45℃，然后对其施加50Torr压力并保持15分钟。结果如下
表6
温度和压力对弥散受限系统的影响
用3％过氧化氢溶液在真空下保持15分钟
用3％的过氧化氢在45℃和真空下保持15分钟
这些数据表明，在28℃下当压力达到约25Torr时能在弥散受环境中实现消毒。在30Torr或更高的压力下，不能达到消毒目的；可以认为这是由于在28℃下过氧化氢的蒸汽压力约为28Torr。因此，在高压下，处于玻璃管内部的液态过氧化氢不会蒸发。这已经被在45℃和50Torr压力下所做的达到消毒效果的实验而证实。在45℃下过氧化氢的蒸汽压力增加，因此，过氧化氢在50Torr下蒸发，从而能有效地对置于管内的刀片进行消毒。
所以，为了达到本发明所述利用过氧化氢水溶液进行消毒的目的，真空腔室内的温度和压力应达到能使过氧化氢水溶液蒸发的程度，即，该系统的工作压力最好是低于过氧化氢的蒸发压力。该压力需要低于过氧化氢的蒸汽压力，以便使系统中存在的过氧化氢溶液蒸发和从弥散受限环境的内部弥散到外部。换句话说，可以通过用例如微波、辐射波或其它能源向过氧化物引入能量使系统保持高于蒸汽的压力便可使过氧化氢产生就地蒸发。
为了进一步确定改变压力和温度对实例6中所述弥散受限系统的影响，而进行了下面的实验。
实例7
如图2所示，将不锈钢解剖刀片5放在一端封闭的2.2cm×60cm玻璃管20中。用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子对每个刀片5进行接种。为了建立弥散受限环境，用橡皮塞25密封玻璃管20的开口端，一个1mm×10cm的不锈钢管30穿过橡皮塞25的中心。将用量为50、100、150或200μm，浓度为3％的过氧化氢溶液与接种刀片5一起加入玻璃管20。将管20放入真空腔室中，腔室中的抽真空度为5Torr。为了改变腔室中的压力，关闭真空泵的阀部，以便使腔室喷嘴内的压力在15分钟之后从5Torr-6.15Torr，在此期间温度从约23℃上升到约28℃。在第二个实验中，把管20放到腔室中并将腔室抽真空使之达到50Torr，在对腔室抽真空后将玻璃管20的温度加热到45℃。将管20保持15分钟。这些测试结果列在下表中
表7
改变温度和压力对弥散受限消毒系统的影响
压力从5Torr增加到6.15Torr
管温增加到45℃
这些结果表明，在需要消毒的弥散受限环境内不要求保持恒定的压力或温度。在实验条件下，使过氧化氢蒸发并使其与待消毒的装置保持接触，接触时间应足以完成彻底消毒。
本发明的优选方法取决于在进行真空或等离子体处理之前液态过氧化氢向待消毒物品的输送。为确定过氧化氢在弥散受限环境中的输送位置而进行了以下实验。
实例8
如图1所示，用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子对不锈钢解剖刀片5进行接种，并将刀片5放入管腔15的中心件10内。中心件10的内径为1.3cm，长度为5cm，体积为6.6cc，而管腔本身的尺寸则不同，其内径为1,3或6mm，长度为15,27,40或50mm。把管腔15放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。玻璃管20的一端封闭，开口端用橡皮塞25封住，橡皮塞25上插有1mm×10cm的不锈钢管30。这样，气体就只能通过这个1mm×10cm的开口进出玻璃管20。将10μL的3％的过氧伦氢溶液置于管腔15的内部，或将100μL的3％的过氧化氢溶液放入玻璃管20内，但使其处于不锈钢管15的外部。把玻璃管放入真空腔室中，将腔室密封并抽真空使之达到1Torr的压力并保持15分钟，在此期间温度从23℃上升到28℃。该实验结果如下
表8
置于内管外部的过氧化氢的作用
这些数据表明，在实例8的实验条件下，当把过氧化氢溶液放入弥散受限环境中的管腔外部时，不能对管腔内部进行消毒，但是，当把过氧化氢溶液放入弥散受限环境中所有管腔的内部时则完全能达到消毒目的。当过氧化氢蒸汽必须从外部向内部弥散时，除非管腔足够大，否则消毒剂蒸汽就不能进入弥散受限环境中的内管腔。因此，当把过氧化氢溶液放到管腔外部时，只有当足够的蒸汽透过最短最宽的管腔时才能消毒管腔的内部。这些数据证实，在这些条件下需要消毒剂蒸汽从物品外部向物品内部弥散的已有方法不能达到在弥散受限环境中进行消毒的目的。相反，在某些条件下，除了将过氧化氢放到物品的内部之外，还允许过氧化氢从内向外弥散并用很少量的过氧化氢完成彻底消毒。
因此本发明的方法对消毒剂蒸汽的弥散受到限制的环境是非常有用的。为了评价弥散受限量的变化对弥散受限环境的影响，而进行了以下实验。
实验9
如图2所示，用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子对每个刀片5进行接种，并将刀片5放入2.2cm×60cm的玻璃管20中。管20的一端封闭，而开口端用橡皮塞25密封。将不同尺寸的不锈钢管30穿过橡皮塞25。因此进出玻璃管20的气体只能通过管30的开口，而玻璃管开口的直径尺寸在1mm-6mm之间变化。将体积范围为50-200μm，浓度为3％的过氧化氢溶液加入玻璃管20内。将管20放入真空腔室中，将真空腔室密封并抽真空使之达到5Torr且保持15分钟。在此期间温度从约23℃上升到约28℃。此外，在10Torr下保持15分钟并用3％的过氧化氢对三个管腔进行实验。实验结果列入下表9中。
表9
管尺寸和真空压力对消毒效果的影响在5Torr真空下保持15分钟且用3％的过氧化氢
在10Torr真空下保持15分钟且用3％过氧化氢
在实验的主环境中可实现彻底消毒。使用最短长度的不锈钢管和只用50μL过氧化氢溶液在5Torr下不能达到消毒效果。
这些数据还证明，真空压力影响消毒效果，这是因为具有最短和最宽出口管的容器能在10Torr下而不是在5Torr下达到消毒效果。然而，在太低的压力(例如在低于5Torr压力的实验条件下)下，显然从被消毒物品内部抽出过氧化氢蒸汽的速度太快，从而导致没有足够量的过氧化氢蒸汽与进行消毒的装置内部相接触。很明显，虽然5Torr的压力能产生令人可接受的结果，但是在实验条件下约10Torr的压力更好。
已经表明，本发明的方法在金属和玻璃的弥散受限环境中是有效的。为了评价该方法是否对由其它材料形成的弥散受限环境也有效，而进行了实例10和11的实验。
实例10
该实验测试的是弥散受限系统。将1.2×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到无纺聚丙稀片上。如图1所示，将接种片5和10μL的3％的过氧化氢溶液一起放到塑料管腔15的中心件10内。中心件10由特氟隆TM制成，其尺寸为1.3cm×5cm。管腔的尺寸不同，其内径为1-6mm，长度为15-50mm。1mm的管腔使用的是特氟隆TM,3mm和6mm管腔使用的是聚丙稀。把管腔15放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。玻璃管20的一端封闭，开口端用橡皮塞25封住，橡皮塞25上插有1mm×10cm的PIFE管件30。把玻璃管20放入真空腔室中并在1Torr下处理15分钟，在此期间温度从23℃上升到28℃。该实验结果如下
表10A
在弥散受限系统中用塑料管进行的消毒
不管制造管腔时使用的材料是金属还是塑料，在弥散受限环境中均可对短宽管腔和长窄管腔进行消毒。因此，本发明的方法对弥散受限物品来说是一种有效的消毒方法，这种方法适用于大量这类物品且与它们的成分无关。
为对此进行进一步证明，把2.1×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上，并将1.2×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到无纺聚丙稀片上。如图2所示，将接种刀片5或无纺聚丙稀片5和50μL3％的过氧化氢溶液一起放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。玻璃管的一端封闭，开口端用橡皮塞25封住，橡皮塞25上插有1mm×10cm的不锈钢管30或1mm×10cm的特氟隆TM管件30。把玻璃管20放入真空腔室中并在5Torr下处理15分钟，在比期间温度从23℃上升到28℃。该实验结果如下。
表10B在弥散受限系统中金属和塑料对消毒的影响
因此，金属和塑料的所有四种结合都形成了过氧化氢蒸汽在弥散受限环境中的有效消毒。这个实验证明，本发明的方法对弥散受限物品来说是一种有效的消毒方法，这种方法适用于大量这类物品且与制成物品的材料无关。
为了评价不同温度和压力对于弥散受限系统消毒的影响而进行了下面的另一种实验。该实验将在下面进行描述。
实例11
如图2所示，用2.1×106个杆菌脂性喜温生物孢子对不锈钢刀片进行接种，并将刀片5与不同量的3％过氧化氢溶液一起放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。将管20放入真空腔室中，使之在不同的时间周期内承受不同的压力和不同的温度。在表11A示出的消毒周期内，温度从约23℃上升到所示的温度。在表11B所示的实验中，将腔室加热到约45℃。在一个变型实施例中，不是加热腔室，而是加热过氧化物溶液本身的温度。在表11C所示的实例中，在暴露于真空期间的15分钟内温度从约23℃上升到约28℃。
表11
时间和过氧化物的体积对弥散受限环境消毒的影响
在5Torr压力下
表11B
升高的腔室温度和过氧化物的体积对弥散受限环境消毒的影响在约45℃的腔室温度下
表11C
压力和过氧化物的体积对弥散受限环境消毒的影响以15分钟的暴露时间
在例11的实验条件下，当只在很短的时间周期内采用真空时，较大的过氧化氢溶液体积不能达到有效的消毒效果。可以认为至少部分原因是由于水比过氧化氢蒸发的更快。因此存在于水溶液中的水将首先蒸发，然后需要更多的时间蒸发过氧化氢。这也解释了较大体积的过氧化氢溶液在较高温度下能有效达到消毒效果的原因；在高温下过氧化氢能很快蒸发。因此，当在系统中存在较多水时，需要较高的温度和较多的时间来达到消毒目的。
而且，从这些数据中可以明显看出，压力高一点，例如10Torr，在这些条件下能取得更有效的消毒。可以认为这是由于压力越高系统内有越多的过氧化氢蒸发。在太低的压力下，过氧化氢蒸汽脱离系统过快。
为了评价在弥散受限容器中液态/真空系统内过氧化物的假定最小浓度，而进行了实例12的实验。
实例12
在如图2所示的系统中实际上使用了不同浓度的过氧化物。在该系统中，出口管35是长度为50cm内径为1mm的不锈钢管。把用1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种过的刀片5放到2.2cm×60cm的玻璃管中。在容器中引入不同量的3％的过氧化氢。将容器放入173升的真空腔内，将压力减到10Torr并保持一小时，在此期间温度从约23℃上升到约40℃。评价在各种过氧化物浓度下的杀孢子活性。此外，利用标准滴定技术评价消毒过程之后容器中剩余的过氧化物量，其中使用过氧化物与碘化钾起反应并用硫代硫酸钠滴定。结果示于表12中，其中“N/D”表示未测定。
表12
表12中示出的结果表示在测试消毒有效性的系统中需要1.0mg/L的3％的液态过氧化物。此外，在实验条件下，在系统中留有0.17mg/L浓度的过氧化物足以达到彻底消毒的目的。这些数据还表明在这些实验中使用的玻璃管能提供足够的在其中保留17％过氧化氢的弥散受限水平。
让我们进一步实验在与实例12相似的系统中使用的出口管的长度和内径的影响。该实验示于实例13中。
实例13
该实例使用的系统除了在真空下保持15分钟而不是一小时之外其它均与上述实例12相同。因此，温度仅升高到约28℃。在这个实验中，出口管35的尺寸以及3％过氧化物的体积均发生了变化。结果列在下表13中。
表13
该结果表明，如果存在足够的过氧化物，那么由内径为9mm或更小或者长度为1cm或更大的单个入/出口形成的弥散受限足以达到消毒目的。
为了进一步评价系统中蒸发弥散受限量的变化对消毒效果的影响，而进行了以下实验。
实例14
把2.1×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上。并如图3所示，将刀片5与不同量的3％过氧化氢溶液一起放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。玻璃管的一端封闭，开口端用橡皮塞25封住，橡皮塞25上插有喷射过滤器35。把玻璃管20放入真空腔室中并在5Torr下处理15分钟，在此期间温度从23℃上升到28℃。作为对比，把同样接种过的刀片放入2.2cm×60cm的玻璃管中。将管子的开口端打开，不使用橡皮塞或喷射过滤器。这时，从管内部产生的蒸发弥散不受限制。
实验中使用了具有不同气孔尺寸的不同喷射过滤器，这些过滤器包括由0.2μm薄膜过滤器和0.5μm薄膜过滤器构成的MFS PTFE25mm喷射过滤器；由0.2μm薄膜过滤器和0.45μm薄膜过滤器构成的Nalgene PTFE50mm喷射过滤器；由0.02μm薄膜过滤器和0.1μm薄膜过滤器构成的Whatman AnotopTM10高标准消毒喷射过滤器；最后还有由0.2μm、0.45μm、和1.0μm薄膜构成的GelmanAcrodiscTM CR PTFE喷射过滤器。结果如下。
表14
在具有喷射过滤器的容器中H2O2在真容下的杀孢子活性
15分钟真空和3％的过氧化氢
(a)外喷射过滤器和塞子
(b)用MFSTMPTFE 25mm喷射过滤器
(1)0.2μm薄膜过滤器
(2)0.5μm薄膜过滤器
(3)将两个MFSTM过滤器合在一起且在5Torr压力下
(c)用NalgeneTMPTFE50mm喷射过滤器
(1)0.2μM薄膜过滤器
(2)0.45μm薄膜过虑器
(d)Whatman AnotopTM10正消毒喷射过滤器
(1)0.02μm薄膜过滤器
(2)0.1μm薄膜过滤器
(e)Gelman AcrodiscTMCR PTFE喷射过滤器
(1)0.2μm薄膜过滤器
(2)0.45μm薄膜过滤器
(3)1.0μm薄膜过滤器
正如从这些结果中所能明显看出的那样，当在系统中仅放入50μl过氧化氢溶液时，某些品牌的过滤器在5Torr压力下并不能建立足够的弥散受限环境。而其它品牌的过滤器则能提供足够的弥散限制；这些品牌的过滤器可以具有较长的管腔或较小的过滤孔尺寸。使用较大体积的过氧化物溶液、10Torr压力或几个过滤器能提高消毒系统的效率。这是很重要的，因为包含由TyvekTM制成之过滤器的过滤器经常用于包裹消毒物品以防止受细菌的再污染。这些过滤器的孔尺寸通常为1μm或更小，或是在TyvekTM的情青况下形成一个使细菌无法通过的曲折通道。在本发明中，可以将过滤器与其它包裹器件结合使用以形成能达到消毒效果的弥散受限环境，并且在使用之前的阶段内将物品保持在包裹件的内部；过滤器能防止消毒物品再度受污染。
图4是用具有由管状体构成的有限弥散口或连通口的容器表示的一个弥散受限环境实施例的剖面图。该连通口30上可以设置一个透气微生物屏障例如过滤器以便在将容器20从真空源中取出后使容器20中的装置15和40保持无菌状态。可以用由容器20内的过氧化物源产生的过氧化物蒸气对非管形装置40和管形装置15的外表面进行消毒。在一个有效消毒管形装置15外表面的方法中，需要在管形装置15中产生过氧化物蒸汽。因此，需要用液态过氧化物对管形装置15进行预处理。
图5-6表示本发明的另一个实施例，其采用了另一种包裹器件以建立有效消毒的弥散受限环境。可以用另一种方法利用过氧化物源在不对管形装置15进行预处理的情况下对管形装置15的内表面进行消毒。为了使在容器20内产生的过氧化物蒸汽流过管形装置15的内部，可以用一个连接器将管形装置15与容器20的连通口30相连。图5A和图5B表示就是这种方法。图5A是用容器20表示的一个弥散受限环境实施例的剖面图，所述容器具有有限弥散口或构成管状件的连通口30而且管状件连接器45将管形装置15与容器20的连通口30相连。图5B是用容器20表示的一个弥散受限环境实施例的剖面图，所述容器具有有限弥散口(构成管状体的连通口30)而且封闭的连接器50将管形装置15与容器20的连通口30相连。封闭的连接器50上具有一个位于容器20和封闭连接器50之间的接口51。这个接口51可以用几种不同的方式构成以便在保持部件15和50之间的空气和压力密封的同时将管形装置15的一部分插入封闭的连接器50内。达到这一目的的一种方式是借助相机快门的工作方式，采用一个可变光阑，例如Edmund Scientific中介绍的精密可变光阑。可以用任意一种弹簧来确保决门的闭合。获得可用接口的另一种方式是采用两个板状件，其中在两个板状件之间的区域内具有可压缩材料，例如橡胶材料。可以将管形装置15放在两个板状件之间并使两个板状件一起运动以便在管形装置15的周围形成气体和蒸汽不能透过的密封。可以选择性地采用海绵或透气材料等多孔材料作为可压缩材料。在这种情况下，某些蒸汽消毒剂能够在可压缩材料和管形装置之间弥散。然而，大部分消毒蒸汽被迫通过管形装置弥散。获得可用接口的另一种方式是采用适合于一个或多个管形装置15的孔或水平开口，所说孔或开口是可充气或充液口。因此，连接器可以是与管形装置15相连的管状适配器45或包含部分管形装置15的封闭件50。由于管形装置15的一个开口通过连接器45或50与连通口30相连，所以蒸发的过氧化物必须通过管形装置15排出。管状连接器45可以用例如硅、特氟隆等任何材料制成，这些材料应满足热、压力、气体和蒸汽与系统相匹配的要求。同样的考虑也适用于本文所述其它部件所用材料。应注意的是，通过连通孔30或管形装置15可以建立受限弥散口。
图6表示另一种可行装置。图6是用容器20表示的弥散受限环境的一个实施例的剖面图，所述容器20具有由带透气屏障的窗口构成的连通口30和将管形装置15与窗口30相连的封闭连接器50。在这个实施例中，将管形装置15与连接器50相连并将连接器作为在容器20中建立弥散受限区的装置使用。因此，如果需要的话，可以用透气窗30代替图4、5A和5B中的连通口30。这个多孔窗30允许空气和蒸汽弥散，但是可防止来自外部的微生物污染容器或袋中的消毒器械15或40。在较小的压力环境下，首先在容器或袋20中产生过氧化物蒸汽，然后蒸汽通过管形装置15弥散到连接器50。整个连接器50可以用透气材料制成。图6另外还示出了如何得到较小的压力。这是通过真空腔室65中的开口55实现的，所说开口与真空泵60相连以产生较小的压力环境。为了测试是否也能用其它消毒剂对弥散受限环境进行有效消毒，而进行了以下实验。
实例15
把1.9×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上。并如图3所示，将刀片5与不同量的4.7％过醋酸溶液(Solvay Interox有限公司，Warrington,England)一起放到2.2cm×60cm的玻璃管20中。把玻璃管20放入真空腔室中并在5Torr压力下处理15分钟，在此期间温度从约23℃上升到约28℃。实验结果示于下表中。
表15用过醋酸对弥散受限系统进行消毒
这些结果表明，在本发明的消毒方法中也可以使用与过氧化氢同时存在的过醋酸。
已经发现，通过在暴露于真空之前向待消毒的物品施加少量过氧化氢溶液，可以在较低温度下和较短时间内完成消毒。为了评价向待消毒物品施加过氧化氢溶液的不同方法而进行了以下实验。此外对用过氧化氢水溶液进行预处理后而实施的真空处理和等离子体处理的有效性进行比较。该实验将在下面的实例16中描述。
实例16
在第一组实验中，把2.5×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上。将刀片放到3mm×50cm不锈钢管腔的膨胀长式中心件中。把管腔放入含有800ml过氧化氢溶液的1000ml烧杯中。将管腔在3％的过氧化氢溶液中浸泡5分钟。在完成最初的浸泡之后测定存活的生物体数量。将管腔从过氧化氢溶液中取出并用纸巾将外部擦干。通过将管腔的一端放入长颈瓶中并吹送三秒钟膨胀的压缩空气将管腔的内部弄干。摇动管腔，并重复进行吹送和摇动直至不再有溶液排出为止。接着，将管腔放入消毒腔室中并暴露于0.5Torr的真空下15分钟或0.5Torr的等离子体下15分钟。真空下15分钟后，温度从约23℃上升到约28℃。实验结果示于下表16A中。
表16A
在进行等离子体或真空处理之前通过用H2O2溶液浸泡
不锈钢管腔对杀孢子活性的影响
消毒实验结果
在真空或等离体处理前在3％的过氧化氢溶液中浸泡5分钟对把过氧化氢送入管腔中是一种有效的方法。应注意的是过去仅用过氧化氢溶液进行处理，在使用稀释溶液和短浸泡时间时不能获得有效的消毒效果。但是通过静态浸泡施加过氧化氢溶液至少是一种传送过氧化氢的有效方式，它能使少量溶液直接附着到装置的管腔内。
下面进行的是流通传送过氧化氢的实验。在此把2.5×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上。将刀片放到3mm×50cm不锈钢管腔的膨胀式中心件中。用压缩泵以0.1L/min的流速把浓度为3％的过氧化氢溶液送到管腔中。按上述方式使管腔干燥。接着，用过氧化氢溶液进行预处理，然后将管腔放入消毒腔室中并暴露于0.5Torr的真空下15分钟或0.5Torr的等离子体下15分钟。实验结果示于下表16B中。
表16B在进行等离子体或真空处理之前通过使H2O2溶液在
不锈钢管腔中流通对杀孢子活性的影响
消毒实验结果
通过均速流动传送过氧化氢溶液也是把过氧化氢送到系统中的一种有效方式。
最后，测试的是通过雾状喷射传送过氧化氢的有效性。把2.5×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上。将接种刀片放到3mm×50cm不锈钢管腔的膨胀式中心件中。通过3秒钟的雾状喷射把把浓度为3％的过氧化氢溶液送到管腔中。测得的雾状喷射速度为0.04L/min。等待5分钟后用过氧化氢进行预处理，用上述方式使管腔干燥，然后将管腔放入消毒腔室中并暴露于0.5Torr的真空下15分钟或0.5Torr的等离子体下15分钟。实验结果示于下表16c中。
表16c
在进行等离子体或真空处理之前通过在金属管腔中
雾状输送H2O2溶液对杀孢子活性的影响
消毒实验结果
通过在待处理装置输入端引入较大的压力或在其出口端引入较低的压力可以使过氧化氢以液态溶液的形式或雾状形式产生流通。
从表16A-16C的数据中可以明显看出，所有三种把过氧化氢溶液传送给待消毒物品的方法都能实现有效消毒。因此，很显然，可以使用多种不同传送方法，只要在暴露于真空或等离子体之前使系统中存有过氧化氢溶液即可。
最后，对在进行与暴露于过氧化氢蒸汽、真空和等离子体相结合的消毒循环之前用过氧化氢进行预处理的效果。实验结果如下。
实例17
把2.5×106个杆菌脂性喜温生物孢子接种到不锈钢刀片上。将刀片放在3％的过氧化氢溶液中浸泡1或5分钟。然后把刀片放到3mm×50cm不锈钢管腔的膨胀式中心件中。将管腔放入抽真空到约0.5Torr的消毒腔室中。在消毒循环中首先用最小量为6mg/L过氧化氢进行15分钟过氧化氢蒸汽弥散，然后在400watts的等离子体下处理15分钟。等离子体处理之后，使腔室通风并测定刀片的消毒效果。结果如下。
表17
在进行等离子体或真空处理之前
通过用H2O2溶液浸泡不锈钢管腔对杀孢子活性的影响
消毒实验结果
单独用过氧化氢蒸汽和等离子体循环处理管腔，在每个刀片上平均留下30个存活生物体。通过单独在3％的过氧化氢溶液中浸泡5分钟对刀片进行预处理在每个刀片上平均留下8.2×105个存活生物体。因此，在这些特定的实验条件下，那些对很多物品有效的把过氧化氢蒸汽暴露与等离子体暴露相结合的方法对弥散受限环境是无效的。然而，如果在暴露于过氧化氢蒸汽和等离子体之前用稀释的过氧化氢溶液对待消毒的物品进行预处理，则完全能达到彻底消毒的目的。
虽然以上结合优选包含过氧化氢的液态消毒剂溶液对本发明进行了描述，但是很显然，对本领域的普通技术人员来说同样的消毒方法还适用于其它过氧化物消毒剂源。在一变换的实施例中，使用了这样一种消毒剂，其蒸汽压力低于可在其中施放消毒剂的水或其它溶剂之蒸汽压力。对于这些消毒剂来说，唯一重要的是在本文设定的温度范围内使蒸汽压力低于溶剂压力。在另一个实施例中，可以采用固体过氧化物消毒剂源。只要在由本领域的普通技术人员进行快速测定的同时对过氧化氢和其它消毒剂之间的蒸汽压力差进行少量调整，这种液态和固态消毒剂便能适用于本文中所述的技术。只要消毒剂一侧的局部蒸汽压力低于消毒剂的蒸汽压力，就足以达到上述的消毒目的。
用低浓度的消毒剂在低温下实现对管形装置的快速消毒直到现在还面临极大的挑战。现在已经发现了一种能克服已有方法缺点的极佳消毒方法。通过在暴露于真空之前用过氧化物源例如过氧化氢水溶液对待消毒物品或包含物品的弥散受限环境进行预处理就能在低温下迅速完成消毒，这种方法不会对物品造成损坏，不会留下毒性残留物，也不需要安装专用的容器。本发明的方法有效、无危险且价格不贵。
权利要求
1．用于消毒具有弥散受限区的物品内部的方法，包括
用过氧化物源接触所说弥散受限区的内部；和
把所说物品暴露于负压下，暴露时间应足以完成对所说弥散受限区的彻底消毒。
2．如权利要求1所述的方法，其中所说过氧化物源包括液体或冷凝的蒸汽。
3．如权利要求2所述的方法，其中所说液体包括过氧化氢或过醋酸。
4．如权利要求2所述的方法，其中所说冷凝蒸汽包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。
5．如权利要求1所述的方法，其中所说接触步骤包括借助于从由注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置构成的方法中选出的一种或多种方法进行传递。
6．如权利要求1所述的方法，其中所说区域是管腔。
7．如权利要求6所述的方法，其中所说管腔的长度至少为27cm和内径不大于3mm。
8．如权利要求6所述的方法，其中所说管腔的长度至少为27cm且内径不大于1mm。
9．如权利要求1所述的方法，进一步包括在将物品暴露于负压下的步骤期间把所说物品暴露于等离子体中的步骤。
10．如权利要求9所述的方法，其中所说方法是在第一腔室中完成的，而等离子体是在第二独立腔室中产生的，所说方法进一步包括使等离子体流入第一腔室中的步骤。
11．如权利要求9所述的方法，其中所说方法在密封腔室中完成，而所说等离子体则是在所说腔室中产生。
12．如权利要求1所述的方法，其中如果在40℃和10torr下进行1小时的暴露步骤，那么在暴露步骤之后，过氧化物源包括1mg/L过氧化氢，所说弥散受限区足以使弥散受限并保持0.17mg/L或更多的过氧化氢。
13．如权利要求1所述的方法，其中所述弥散受限区具有与长度为27cm和内径为3mm的管腔相同或比其更多的弥散限制。
14．如权利要求1所述的方法，其中所述弥散受限区具有与长度内径比大于50的管腔相同或更多的弥散限制。
15．如权利要求1所述的方法，其中如果在40℃和10torr下进行一小时暴露步骤，且过氧化物源由1mg/L过氧化氢构成的话，则在暴露步骤之后弥散受限区足以使弥散受限并在其中保持17％或更多的过氧化氢。
16．如权利要求1所述的方法，其中将接触步骤重复一次或多次。
17．如权利要求1所述的方法，其中将暴露步骤重复一次或多次。
18．如权利要求1所述的方法，其中将接触步骤和暴露步骤重复一次或多次。
19．如权利要求1所述的方法，其中所说过氧化物源的浓度小于为25％(重量)。
20．如权利要求1所述的方法，其中所说暴露步骤在60分钟或更少的时间内完成。
21．如权利要求1所述的方法，进一步包括在所说暴露步骤期间对所说物品进行加热的步骤。
22．如权利要求1所述的方法，其中所述暴露步骤发生在腔室中，和其中所说的方法进一步包括在所说暴露步骤期间对所说腔室进行加热的步骤。
23．如权利要求22所述的方法，其中把腔室加热到约40℃-约45℃之间。
24．如权利要求1所述的方法，另外还包括在所说接触步骤之前对所说过氧化物源进行加热的步骤。
25．如权利要求24所述的方法，其中把所说过氧化物源加热到约40℃-约45℃之间。
26．如权利要求1所述的方法，其中所说暴露步骤包括把所说物品暴露于低于过氧化氢蒸汽压力的压力下。
27．如权利要求26所述的方法，其中所说压力在0-100Torr之间。
28．如权利要求27所述的方法，其中所说压力约为10Torr而暴露步骤是在约为23℃-约为28℃的温度下进行的。
29．用于消毒物品内部和外部的方法，包括
用过氧化物源接触所说物品和
把所说物品放到弥散受限环境中，所说接触和放置步骤的顺序可颠倒，接着
把所说弥散受限环境暴露于负压下，暴露时间应足以达到彻底消毒效果。
30．如权利要求29所述的方法，其中所说过氧化物源包括液体或冷凝的蒸汽。
31．如权利要求30所述的方法，其中所说液体包括过氧化氢或过醋酸。
32．如权利要求30所述的方法，其中所说冷凝蒸汽包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。
33．如权利要求29所述的方法，其中接触步骤在放置步骤之前进行。
34．如权利要求33所述的方法，还包括在放置步骤之后再一次用过氧化物源接触物品。
35．如权利要求29所述的方法，还包括在所说接触步骤之前对所说过氧化物源进行加热。
36．如权利要求29所述的方法，其中所述暴露步骤发生在腔室中，和其中所说的方法进一步包括在所说暴露步骤期间对所说腔室进行加热的步骤。
37．如权利要求29所述的方法，其中如果在40℃和10torr下进行1小时的暴露步骤，那么在暴露步骤之后，并引入由1mg/L过氧化氢构成的过氧化物源，所说弥散受限环境足以使弥散受限并在其中保持0.17％或更多的过氧化氢。
38．如权利要求29所述的方法，其中如果在40℃和10torr下进行一小时暴露步骤，且引入由1mg/L过氧化氢构成的过氧化物源，则在暴露步骤之后，所说弥散受限环境足以使弥散受限并保持0.17mg/L或更多的过氧化氢。
39．如权利要求29所述的方法，其中所说接触步骤包括借助于从由注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置构成的一组方法中选出的一种或多种方法进行传递。
40．如权利要求29所述的方法，进一步包括在将物品暴露于负压下的步骤期间把所说物品暴露于等离子体下的步骤。
41．如权利要求40所述的方法，其中所说方法是在第一腔室中完成的而等离子体是在第二独立腔室中产生的，所说方法进一步包括使等离子体流入第一腔室中的步骤。
42．如权利要求29所述的方法，其中所说弥散受限环境包括带有至少一个连通口的容器，所说连通口包含出口管。
43．如权利要求42所述的方法，其中所说出口管的长度至少为1.0cm。
44．如权利要求42所述的方法，其中所说出口管的内径为9mm或更小。
45．如权利要求42所述的方法，其中所说出口管包括过滤器。
46．如权利要求45所述的方法，其中所说过滤器足以防止细菌从外部环境进入到所说容器中。
47．如权利要求29所述的方法，其中所说过氧化物源的浓度小于25％(重量)。
48．如权利要求29所述的方法，其中完成所说暴露步骤的时间为60分钟或更少。
49．如权利要求29所述的方法，进一步包括在暴露步骤期间加热所说物品的步骤。
50．如权利要求29所述的方法，其中物品包括管腔。
51．如权利要求29所述的方法，其中所说暴露步骤包括把所说物品暴露于0-100Torr负压下。
52．如权利要求29所述的方法，其中把接触步骤重复一次或多次。
53．如权利要求29所述的方法，其中把暴露步骤重复一次或多次。
54．如权利要求29所述的方法，其中把整个方法重复一次或多次。
55．如权利要求29所述的方法，其中弥散受限环境具有与内径为9mm或更小和长度为1cm或更大的单个入/出口相同或更多的弥散限制。
56．如权利要求29所述的方法，其中所说弥散受限环境足以限制弥散以便在40℃和10torr下对2.2cm×60cm玻璃管中的不锈钢刀片进行1小时彻底消毒，所述玻璃管上带有橡胶塞，橡胶塞中设有1mm×50cm的不锈钢出口管。
57．一种制备处于弥散受限容器中的消毒物品的方法，所说方法包括
用过氧化物源接触物品；
和把所说物品放入所述弥散受限容器中，所说容器上至少带有一个出口管，所说接触和放置步骤的顺序可以颠倒；接着
把该弥散受限的容器暴露于负压下，暴露时间应足以对所说物品进行彻底消毒。
58．如权利要求57所述的方法，其中接触步骤先于放置步骤进行而且在放置步骤之后重复接触步骤。
59．如权利要求57所述的方法，其中所说出口管上有一个过滤器。
60．如权利要求59所述的方法，其中所说过滤器应足以防止细菌进入所说容器。
61．如权利要求57所述的方法，其中所说出口管的长度至少为1.0cm。
62．如权利要求57所述的方法，其中所说出口管的内径为9mm或更小。
63．如权利要求57所述的方法，其中将暴露步骤重复一次或多次。
64．如权利要求57所述的方法，其中将整个方法重复一次或多次。
65．如权利要求57所述的方法，其中所说的接触步骤包括借助从由注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置构成的一组方法中选出的一种或多种方法进行传递。
66．如权利要求57所述的方法，其中进一步包括在把容器暴露于负压下的步骤期间使容器暴露于等离子体的步骤。
67．如权利要求66所述的方法，其中所说方法是在密封的腔室中进行的，而且在所说腔室中产生等离子体。
68．如权利要求57所述的方法，其中所说暴露步骤在60分钟或更少的时间内完成。
69．如权利要求57所述的方法，进一步包括在所说暴露步骤期间对所说容器进行加热的步骤。
70．如权利要求57所述的方法，进一步包括在所说接触步骤之前对所说过氧化物源进行加热。
71．如权利要求57所述的方法，其中所说暴露步骤包括把所说容器暴露于0-100Torr的负压下。
72．用权利要求57所述方法得到的处于弥散受限容器中的消毒物品。
73．用权利要求60所述方法得到的处于弥散受限容器中的消毒物品。
74．如权利要求57所述的方法，其中所说过氧化物源包括液体或冷凝蒸汽。
75．如权利要求74所述的方法，其中所说液体包括过氧化氢或过醋酸。
76．如权利要求74所述的方法，其中所说冷凝蒸汽包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。
77．一种提供处于弥散受限容器中的消毒物品的方法，所说方法包括
把所说物品放入弥散受限容器中，所说容器至少带有一个连通口，所说连通口包含一个出口管或空气和蒸汽可透窗；和
用过氧化物源接触所说弥散受限容器，所说放置和接触步骤的顺序可以颠倒进行；接着
把所说弥散受限容器暴露于负压下，暴露时间应足以对所说物品进行彻底消毒。
78．如权利要求77所述的方法，其中所说出口管中设有一个过滤器。
79．如权利要求77所述的方法，其中所说过滤器应能足以防止细菌进入所说容器。
80．如权利要求77所述的方法，其中所说出口管的长度至少为1.0cm。
81．如权利要求77所述的方法，其中所说出口管的内径为9mm或更小。
82．如权利要求77所述的方法，其中所说连通口通过一个连接器连接到所说物品上，以便使消毒剂蒸汽可以流过所说物品和流出所说容器。
83．如权利要求82所述的方法，其中连接器包括可以装到所说物器之管腔上的管子或适配器，或是容纳带有管腔的那部分物品的罩子。
84．如权利要求77所述的方法，其中所说出口管还连接到所说容器外部的阀上，所说阀与真空源相连。
85．如权利要求77所述的方法，其中所说窗口对微生物来说是不能透过的。
86．如权利要求77所述的方法，其中把暴露步骤重复进行一次或多次。
87．如权利要求77所述的方法，其中把整个方法重复进行一次或多次。
88．如权利要求77所述的方法，其中所说接触步骤包括借助于从由注入、静态浸泡、液体流通、喷雾、冷凝或物理配置构成的一组方法中选出的一种或多种方法进行传递。
89．如权利要求77所述的方法，进一步包括在把容器暴露于负压下的步骤期间把所说容器暴露于等离子体的步骤。
90．如权利要求89所述的方法，其中所说方法是在密封的腔室中进行的而且在所说腔室中产生等离子体。
91．如权利要求77所述的方法，其中所说暴露步骤在60分钟或更少的时间内完成。
92．如权利要求77所述的方法，进一步包括在所说暴露步骤期间对所说容器进行加热的步骤。
93．如权利要求77所述的方法，进一步包括在所说接触步骤之前对过氧化物源进行加热。
94．如权利要求77所述的方法，其中所说暴露步骤包括把所说容器暴露于0-100Torr的负压下。
95．用权利要求77所述的方法得到的处于弥散受限容器中的消毒物品。
96．用权利要求79所述的方法得到的处于弥散受限容器中的消毒物品。
97．如权利要求77所述的方法，其中所说的过氧化物源包括液体、固体或冷凝蒸汽。
98．如权利要求97所述的方法，其中所说液体包括过氧化氢或过醋酸。
99．如权利要求97所述的方法，其中所说固体包括过氧化脲配合物或过氧化焦磷酸钠配合物或类似配合物。
100．如权利要求97所述的方法，其中冷凝蒸汽包括过氧化氢或过醋酸蒸汽。
全文摘要
一种用过氧化物蒸汽对具有狭长管腔或弥散受限区域的医疗装置或类似器械进行消毒的方法包括在将其暴露于真空下或先真空后等离子体的步骤之前用过氧化物源接触待消毒物品或包含所说物品的弥散受限环境。该方法的本质在于,在由真空引起过氧化物源蒸发的同时,使过氧化物与物品接触这一过程保持足够的时间以达到消毒目的。
文档编号A61L2/02GK1216926SQ9719353
公开日1999年5月19日 申请日期1997年4月4日 优先权日1996年4月4日
发明者P·T·雅各布斯, J·M·雅各布斯, S·M·林, T·O·阿戴 申请人:伊西康公司