径向过滤通风口和医疗器件包装的制作方法
【专利说明】径向过滤通风口和医疗器件包装 背景 1.技术领域
[0001] 本申请案总体上设及气体灭菌包装且更确切地说设及用于此类包装的通风和过 滤装置。 2.背景信息
[0002] 如医疗器件的物件可W被容纳在例如一个小袋的一个容器内W保护内容物免于 微生物污染、空气、水分等。该容器通常被密封W提供对微生物的屏障。该容器可W为一个 小袋，其中内容物容纳在形成该小袋的两个片之间。典型地，一次性医疗设备和可植入器件 在包装之后且在运输到医疗提供商之前经灭菌。常见灭菌形式包括照射、高压灭菌W及用 灭菌气体(如环氧乙烧化TO))处理。为了气体灭菌物件W及维持无菌性，某些容器(例如小 袋)具备一个允许引入和移除灭菌气体(如环氧乙烧)的透气膜或壁。运一气体可渗透壁也 充当对病原体(如细菌、病毒W及其他微生物)进入的屏障。如医疗器件和工具的物件(例如 人造关节、支架、可植入结构和设备、手术刀、导管、夹错等)可W在无菌条件中储存和运输 直到需要为止，因此，可W在受控制的条件下获取内容物W使所不希望的有机体的感染和 引入减到最少。运些可灭菌容器通常使用纺粘聚締控聚合片（如Tyvek⑥）作为一个可渗 透膜壁组件W允许气体灭菌W及充当微生物屏障；参见例如欧洲专利EP 0785066 B。
[0003] 另一种典型的医疗器件包装具有一个可透气材料的片，该片被密封到一个托盘或 柔性热成型的泡壳容器的外围边缘W形成一个封盖。在内部放入并且密封一个物件之后， 允许灭菌气体经由可透气膜进入该包装的内部。
[0004] 运些现有类型的包装具有数种缺点。具体来说，通常使用的材料Tyvek?纺粘聚 締控因在气体灭菌中使用高溫和蒸汽而易受弱化的封口和失效的影响。必须使用更谨慎和 耗时的处理来使会不利地影响包装生产率并且限制可W制造此类包装的速度的密封失效 减到最少。为了使用打开包装也引发潜在问题。使用由彼此热粘结的单独纤维制成的非编 织片材料可W潜在地引起暴露于可能沉积在经灭菌物件上的小纤维或在打开过程期间形 成此类小纤维；当此类非编织的纺粘聚締控片作为壁组件包括在内并且形成可剥离接缝 时，运尤其令人关注。此外，纺粘非编织物(如Tyvek⑧）很昂贵。
[0005] 因此，需要一种用于导管、支架和其他医疗器件和仪器医疗器件和仪器的包装和 灭菌的更具成本和劳动有效的方法。此外，所希望的是在硬质容器中（其中此类容器是优选 的）或在应用中（其中使用柔性膜材料是所不希望的）使用气体灭菌。此外，如纸或 Tyvek潑前膜材料不是非常可透气的（即，具有低气流速率)并且可能是脆弱（当在某些纸 的情况下时）抑或昂贵的。将有利的是相对于医疗气体灭菌包装中当前使用的已知可透气 的膜壁组件减小通风口的区域大小，同时在不牺牲抗微生物屏障特性的情况下维持或改进 灭菌方法中的气流。 简要概述
[0006] 在本发明的一个形式中，提供一种气体灭菌包装组件，具有(a)用于一个容器的至 少一部分的一个气体分流壁架，该壁架具有一个穿过其的开口；（b)-个气体分流层；W及 (C) 一个安置于(a)与（b)之间的过滤器片，该过滤器片具有利用一个周围边缘立界限的一 个第一表面和一个相对的第二表面。该过滤器片的该第一表面附接于该气体分流层的一个 表面，并且该过滤器片的该第二表面被密封到该壁架的一个表面上，借此该壁架中的一个 开口被该过滤器片覆盖，并且一个气体通道是从该开口穿过该过滤器片的该第二表面的一 部分并且延伸穿过该过滤器周围边缘或所述过滤器片的远端入口区域界定的。W此方式， 灭菌气体可W在对包装壁和封口无过度应力的情况下经由该开口和该过滤介质的该周围 边缘(或与其接近的区域)来回流动，并且该过滤介质可W提供一个迂曲路径免于微生物进 入到容纳在一个灭菌包装内的内容物中。 附图简要说明
[0007] 图1是具有一个根据本发明的径向过滤器通风口的一个容器的一个第一侧面的一 部分的一个平面视图。
[0008] 图2是图1的该容器部分的相对侧面的一个平面视图。
[0009] 图3是图2的该容器部分的一个截面视图。
[0010] 图4是具有一个根据本发明的径向过滤器通风口的一个小袋的一个平面视图。
[0011] 图5是包含一个通风小袋的一个气体灭菌腔室在环境压力下的示意图。
[0012] 图6是图5的该腔室在真空中的一个示意图。
[0013] 图7是展示跨越通风口厚度的气流的具有一个现有技术过滤器通风口的小袋的一 个截面的一个示意图。
[0014] 图8是展示反方向气流的图7的该小袋的一个示意图。
[0015] 图9是展示在一个方向上的气流的本发明的一个实施例的一个示意图。
[0016] 图10是展示反气流的图9的该实施例的一个示意图。
[0017] 图11是沿着图9的线11-11获取的一个截面视图。
[0018] 图12是沿着图10的线12-12获取的一个截面视图。
[0019]图13是图9的通风口的一个相对侦晒的一个示意图。
[0020]图14是图10的通风口的一个相对侧面的一个示意图。
[0021 ]图15是本发明径向过滤器通风口的一个替代实施例的一个示意图。
[0022] 图16是本发明的一个替代实施例的一个截面视图。
[0023] 图17是具有一个根据本发明的径向过滤器通风口的一个容器区段的一个示意图。
[0024] 图18是沿着线18-18获取的图17的区段的一个截面视图。
[0025] 图19是展示气流的本发明径向过滤器通风口的一个替代实施例的一个截面的一 个示意图。
[0026] 图20是具有多个根据本发明的径向流通风口的一个带盖托盘的一个示意图。 详细描述
[0027] 多孔材料(如Tyvek愈纺粘聚締控片）和医疗等级纸用于气体灭菌包装。运些材 料的气体渗透性使得允许灭菌剂和冲洗气体流动进入和离开所灭菌的包装。运些材料维持 该包装的无菌性，因为它们防止细菌和其他微生物进入该包装。然而，Tyvek⑥非常昂贵， 并且纸典型地并不具有如Tyvek⑥一样好的微生物屏障。
[0028] 根据过滤理论，W下五个机制促进通过过滤介质从流体流过滤粒子的效率： 1. 拦截-运在一个粒子流动到与该过滤介质的一部分直接接触并且变为被截留时出 现。 2. 惯性撞击-运在一个粒子因它的惯性而离开流动路径行进并且接触该过滤介质时出 现。 3. 扩散撞击-运在一个粒子因来自周围气体分子的动能而接触该过滤介质时出现。 4. 重力沉降-运因对一个粒子的正常的引起该粒子沉降与该过滤介质接触的重力作用 而出现。 5. 动电效应-运是在一种材料的静电荷将粒子吸引到一种过滤介质时。
[0029] 在多孔医疗器件包装系统中，多孔材料允许适当气流，但也可W想到作为一种过 滤介质W便提供微生物屏障。在高流动性情形中，如在压力因飞机的上升和下降而改变的 期间，拦截和惯性撞击在过滤方面起到强力作用。在如储存的低气体流动情形期间，扩散、 重力效应W及动电效应在过滤方面起到显著作用。Tyvek⑩:和纸张依赖于所有运些方法 来形成一个充分的微生物屏障。Tyvek⑩的结构中固有的迂曲路径W及它的静电特性使 得Tyvek?成为用于包装医疗器件的一个极佳微生物屏障。然而，Tyvek?对气体不是 极可渗透的，并且由此需要一个较大表面积来允许足够的气体量W高到足W在灭菌循环中 有效灭菌同时防止包装在压力改变期间破裂的速率流动W及允许高效移除灭菌剂气体。在 本发明中，一种新颖的通风口设计使用在流动方向上W主导性横向或交叉方向流动通过过 滤介质的改变，运允许使用其他过滤介质。运经由W下机制中的一者或多者产生一个充分 或改进的微生物屏障： 1. 拦截-比在气体流动跨越纸或Tyvek的厚度的情况下典型的2到8密耳更长的行进距 离，产生更多拦截粒子的过滤介质表面。 2. 惯性撞击-流动方向的初始垂直改变应形成流动扰动，运又形成惯性并且引起粒子 逃脱流动流。另外，一个长的迂曲路径产生用于与过滤介质接触的更多机会。运一迂曲路径 可能长于现有技术中发现的迂曲路径且不会降低气体流动速率;实际上，改进的气体流动 速率可能由本发明提供。 3. 扩散撞击-由于本发明径向通风口的边缘处的表面积可W经选择比大面积面部表面 中的孔口或开口的表面积大(该开口仅存在于过滤介质的一侧上），故在气体在材料的径向 方向（即，薄板厚度的横向或交叉方向）上穿越材料时，流动速率可能降低并且变得慢得多， 允许在运送速度改变时更多的扩散撞击。 4. 重力沉降-重力效应尤其在储存期的期间将引起粒子向优选地经密封的通风口的底 层下落并且因此变为被截留。 5. 动电效应-某些材料(如对静电荷具有高容量的聚四氣乙締(PTFE))可W用作过滤介 质。
[0030] 由于过滤效率并且由此微生物屏障经运一设计改进，故更可渗透材料可W用作多 孔介质。更可渗透结构的实例是开孔开孔泡沫、烧结的多孔塑料、高蓬松度非编织织物W及 编织织物。由于运些材料更可渗透，故需要更低表面积材料遍及包装壁或作为包装壁的一 部分。由于Tyvek⑥典型地是包装系统中最昂贵的材料，故运些替代性材料与Tyvek?; 相比可能更不昂贵，并且所需的多孔表面积的减小应允许总成本的减少。另外，由于包装上 的总多孔表面积已减小，故环境对多孔表面积的暴露减少，并且伴随地，污染的可能性减 小。新颖的径向通风口设计应允许成本减少、气体流动速率增加、对包装封口的应力减小W 及包装微生物屏障并且因此患者安全性的改进。
[0031 ]在本发明中，提供一种新颖的气体灭菌包装组件，它典型地包括：一个微生物过 滤、气体通风口，具有(a)-个第一打孔气体分流壁层，具有一个面积为"A"的开口，（b)-个 第二气体分流层，具有比"A"大的非打孔面积，并且覆盖该第一壁开口，W及(C)一个过滤介 质片，安置于层(a)与(b)之间并且连接运两个层。
[0032] "气体分流层"意指充分限制空气流动通过它的厚度使得空气流横向（即径向或垂 直于过滤介质片厚度)分流的一个层。优选地，使得流动进入和离开该新颖通风口的绝大多 数气体转向90°，运允许比过滤介质片的厚度大的气体运送距离。
[0033] 可W经选择并且用于气体分流层的适合的材料包括许多可W用于构建典型的容 器壁并且在构造上可能是单层或多层的相同材料。此类材料的实例包括包括聚締控、聚对 苯二甲酸乙二醇醋、聚酷胺、尼龙、聚苯乙締、聚丙締酸醋、总体上任何已知用于柔性聚合物 包装的聚合物。此类材料可W是均聚物、共聚物W及其衍生物和其共混物。金属锥和金属化 膜也涵盖在内。一个或多个层可W贡献一个或多个功能特性，包括所希望的热密封性水平、 光学特性例如透明度、光泽度、浊度、抗磨损性、摩擦系数、拉伸强度、耐晓裂性、抗穿刺性、 抗磨损性、可印刷性、色牢度、柔性、延展或可收缩性、尺寸稳定性、对气体如氧气或对湿气 的屏障特性、广谱或窄谱的光(包括例如UV抗性)等。适用作容器壁、小袋膜、盖材W及气体 分流层的优选的材料包括任何数量的层(尤其(但不限于)一层到九层或14层或更多）的尼 龙、聚醋、聚苯乙締聚合物W及聚締控(例如，乙締或丙締均聚物或共聚物或其混合物）。优 选的聚締控包括乙締均聚物或共聚物并且可W包括低、中、高W及超低或超高密度聚合物。 实例是高密度聚乙締化DPE)、乙締 α-締控共聚物巧A0)(优选地使用下締-1、己締-1或辛締-1共聚单体与占绝大多数的乙締共聚单体部分），并且包括例如线性低密度聚乙締化LDPE)、 极低密度聚乙締(VLDPE)、塑性体、弹性体、乙締与极性基团（如乙酸乙締醋或丙締酸乙醋） 的低密度聚乙締(LD阳)共聚物(例如乙締乙酸乙締醋化VA)或乙締丙締酸甲醋(ΕΜΑ)或乙締 丙締酸共聚物化ΑΑ))、官能团改性的聚合物(包括例如酸酢改性的ΕΑ0)。包括聚丙締和丙締 乙締共聚物的丙締均聚物和共聚物是适用的。气体分流或容器壁结构还可W包括一个金属 锥，并且可W是具有金属锥与一个聚合层(如尼龙）的金属锥层合物。它还可W是具有一个 聚对苯二甲酸乙二醋外层、一个金属锥核屯、层W及一个聚乙締内层的金属锥层合物。在运 一安排中，聚对苯二甲酸乙二醋层充当锥的保护层，并且聚乙締层有助于密封。锥是对材料 有机体、氧气、湿气W及光的极佳屏障。
[0034] 根据本发明的气体分流层可W使用一个气体阻挡层，如侣锥、聚偏二氯乙締共聚 物(如萨兰树脂）、或为气体渗透性提供高度屏障的乙締乙締醇共聚物、或在更轻微程度上 阻碍气体渗透的材料(如尼龙）、或总体上不被视为氧气屏障的材料(如聚乙締）。然而，运些 层的关键特性在于在足W使气体流动将遵循由所选过滤介质呈现的一个替代性路径的程 度上阻碍或阻挡气体流动穿过材料。取决于所选择的过滤介质，跨越分流层的厚度到经由 过滤介质片横向（即，径向）呈现的替代性气体通道输送的相对容易性将变化。它可W在不 对所希望的材料组合进行过度实验的情况下进行测定。举例来说，优选的是未经穿孔的非 蜂窝状热塑性塑料层用作分流层，如聚醋。然而，也可W使用医疗等级纸或纺粘的经涂布或 未经涂布的Tyvek⑩。在运些情况下，包装壁远端的分流层的小表面积意味着(a)对气体 流动跨越纸或Tyvek⑥的高度抗性和(b)径向气体通道经由过滤介质的相对较低抗性将 引起充分的气体径向分流，从而使气体流动极大地增加超过通过仅使用Tyvek?.或纸可 实现的（例如许多倍）。涵盖一个独立分流层的粘合或烙合附接的一个适合的替代方案，其 中一个或多个过滤介质表面经自身烙合或焊接W闭合它的开放孔结构，从而阻挡或W其他 方式极大地减少穿过其的气体流动，除了在所需的面部开口和远端部分处。类似地，运些表 面也可W通过使用化学品、粘合剂或照射装置来密封或阻挡。
[0035] 适用于本发明的粘合剂包括通常从许多商业来源可获得的永久粘合剂和压敏粘 合剂。预期可W使用丙締酸和酸酢改性的聚合物W及可W取决于针对过滤器材料W及气体 分流层材料的其他材料选择来选择