一种闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置及试验方法与流程

1.本发明涉及医疗器械检测技术领域，具体涉及一种闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置及试验方法。


背景技术：

2.医疗器械包装的目标是能进行灭菌，提供医疗器械物理保护，保持医疗器械使用前的无菌状态，而影响医疗器械包装性能的因素很多，诸如包装材料本身的性能、包装系统的设计、包装与灭菌过程的适应性以及密封工艺等。医用包装中使用的透气包装材料用以提供环境和生物学屏障，同时在气体灭菌中(如环氧乙烷、蒸汽、气体等离子体)能使足够的气流通过。
3.中国专利文献cn203858187u参考标准是yy/t 0681.10—2011中的各条款测定方法公开了一种透气包装材料微生物屏障分等试验装置，包括主壳体和位于主壳体内的气溶胶发生系统、试验箱、抽滤系统和控制系统。整机可用于测定空气传播的细菌对于无菌医疗器械包装的透气材料的穿透性，在细菌芽孢能够穿透试验材料的条件下对材料本身进行试验，实现对材料微生物屏障性能分等，但是上述试验设备和标准只针对透气材料本身的微生物屏障性能进行测试和判定，而包含透气材料的医疗器械包装的完整性试验并没有相应的挑战试验及判定方法。
4.医疗器械从生产到使用，会有以下流程：打包
→
存放
→
运输
→
存放
→
使用，其中医疗器械在运输过程中直接受到风吹，环境最恶劣，医疗器械受到外部微生物污染的风险最大，因此对医疗器械包装是否满足运输过程中对微生物的屏蔽功能进行评价至关重要。
5.另外目前生产过程中为了保证医疗器械包装的密封性，只对包装封边密封宽度做了相应要求，由于不同包装成品密封边界样式多样并且密封方法也各不相同，包装成品是否满足微生物屏障性能要求目前无法进行定量判定，导致包装成品生产质量和成本无法进行合理的控制，存在着质量不稳定和密封设计过度的风险。


技术实现要素：

6.针对上述的不足，本发明提供了一种闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置，其主要目的是通过设置试验环境检测装置用于测定试验箱内气溶胶环境是否满足试验要求，通过设置包装检测装置用于检测待测包装样品的完整性，即医疗器械包装整体对微生物的屏障性能，适用于各类透气材料制备的包装，检测准确度高。
7.本发明还公开了一种闭合无菌屏障系统微生物完整性的试验方法，通过综合考虑包装材料本身的性能、包装系统的设计、包装与灭菌过程的适应性、医疗设备的具体应用要求以及密封工艺等所有相关因素的影响，模拟医疗器械包装的应用环境，并设定合理的判定标准，实现了对医疗器械包装完整性的定量测试，保证了实际应用中医疗器械包装整体的微生物屏障性能，并为包装整体密封设计提供了试验支持。
8.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种闭合无菌屏障系统微生物完整
性试验装置，包括试验箱、气溶胶发生系统和真空泵，所述试验箱右侧设置有排气管路，所述排气管路通过阀门与真空泵连接；所述气溶胶发生系统从左到右依次连接设置有空气过滤器、压缩机和喷雾器，所述喷雾器与试验箱连接，所述喷雾器设置有流量控制阀；还包括微生物完整性检测系统，所述微生物完整性检测系统包括试验环境检测装置和包装检测装置；
9.所述包装检测装置包括包装连接器、位于试验箱右侧的第一菌落收集器和位于试验箱右侧的第一流量调节阀，所述包装连接器设置在试验箱内，所述包装连接器通过第一流量调节阀与第一菌落收集器左端连接，所述第一菌落收集器右端与真空泵连接；
10.所述试验环境检测装置包括位于试验箱右侧的第二菌落收集器和位于试验箱右侧的第二流量调节阀，所述第二菌落收集器左端通过第二流量调节阀与试验箱连接，所述第二菌落收集器右端与真空泵连接。
11.通过在微生物完整性检测系统中设置试验环境检测装置和包装检测装置，试验环境检测装置用于测定试验箱内气溶胶环境是否满足试验要求，模拟不同医疗器械包装的应用环境；所述包装检测装置用于检测待测包装样品的完整性，即医疗器械包装整体对微生物的屏障性能；完成实验后，通过排气管道将试验箱内剩余的气溶胶排出，避免影响下次试验，通过设置阀门实现排气管路的开合。
12.本发明的技术方案还有：所述包装连接器包括碗形罩和密封盘，所述密封盘设置在碗形罩下端面，所述密封盘上设置有双面密封胶。通过在碗形罩下方密封盘上设置双面密封胶，利用双面密封胶将碗形罩与待测包装样品内部密封连接。
13.本发明的技术方案还有：所述包装连接器包括碗形罩、真空吸盘和密封环；
14.所述真空吸盘包括吸附环、真空吸管和真空发生器，所述吸附环设置在碗形罩下端面，所述吸附环的吸附腔通过真空吸管与真空发生器连接，所述真空发生器固定设置在碗形罩上；所述密封环与吸附环下端面配合。所述密封环与吸附环下端面配合，保证吸附环吸附腔的密封，先将密封环与待检测包装样品固定在一起，然后再将密封环与吸附环吸附在一起，保证碗形罩与待测包装样品内部密封连接。
15.本发明的技术方案还有：所述包装连接器还包括开口器，所述开口器包括升降管道、升降电机、电动推杆、旋转电机和切割刀具，竖直设置在试验箱内的升降管道与碗形罩连接，所述升降电机固定设置在升降管道内，所述升降电机连接有电动推杆，所述电动推杆下端固定有旋转电机，所述旋转电机的电机轴固定设置有切割刀具。通过设置开口器，能够实现先将待测包装样品与碗形罩密封配合后，再打通碗形罩与待测包装样品内部的通道，避免手动裁剪导致待测包装样品内部被污染的风险。
16.本发明的技术方案还有：所述第一菌落收集器和第二菌落收集器均设置有密封腔，所述密封腔内设置有滤膜夹；
17.所述密封腔由左密封盖和右密封盖组合而成，所述左密封盖外侧可旋转的套设有轴截面为l形的密封套，所述密封套与左密封盖之间设置有密封垫，所述密封套与右密封盖螺纹连接；
18.所述左密封盖左端、右密封盖右端均设置有伸缩管。
19.将滤膜利用滤膜夹固定，再放入左密封盖和右密封盖之间，通过密封套与右密封盖螺纹配合，密封垫保证密封套内腔左端面与左密封盖右端面之间的密封，形成的密封腔
将滤膜夹夹紧密封，保证气溶胶只能通过滤膜，并且上述结构方便放置滤膜；通过设置伸缩管，方便密封套与右密封盖的螺纹连接。
20.本发明的技术方案还有：所述滤膜夹包括压紧环和轴截面为l形的安置套，所述压紧环设置在安置套的l形槽内，并能沿安置套轴向滑动。将滤膜放置在压紧环与安置套之间固定，保证气体垂直通过滤膜。
21.本发明的技术方案还有：还包括镂空架，所述镂空架通过直线模组可上下移动的设置在试验箱内，所述篓空架位于包装连接器下方。通过设置可升降的镂空架，将待测包装样品放置在镂空架上，保证待测包装样品外表面均匀受风，充分模拟实际运输过程中待测包装样品受风的环境。
22.本发明的技术方案还有：所述试验箱侧壁设置有透明窗口，所述试验箱设置有前开门，所述前开门上设置有门把手和控制显示屏。通过设置透明窗口，能够随时观察试验箱内的样品状态，通过控制显示屏设置气溶胶进入的流量和试验箱内气体被排出的流量，保证试验箱内的气溶胶环境能够模拟待测包装样品运输过程中受到的风速。
23.本发明还公开了一种利用所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的试验方法，其特征在于：具体试验步骤如下：
24.1)在无菌环境下，第一菌落收集器和第二菌落收集器内分别设置一个滤膜，将待测包装样品置于试验箱内，将待测包装样品设置开口并将开口与包装连接器密封连接，保证待测包装样品内部与包装连接器连通；
25.2)制备菌落形成单位(cfu)为a的菌株悬液；
26.3)将菌株悬液置于喷雾器中，打开压缩机，调节流量控制阀的流量值用于模拟实际风速的环境；
27.同时打开真空泵、第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述第一流量调节阀和第二流量调节阀的流量分别设置为流量控制阀流量值的二分之一，开始挑战试验，设定挑战时间为t；
28.4)试验结束后，关闭压缩机，打开排气管道，将剩余的气溶胶排出试验箱；
29.5)试验结束后取出待测包装样品连接的第一菌落收集器中的滤膜，直接贴到培养基上进行培养；
30.取出试验箱内腔相连的第二菌落收集器中的滤膜，粉碎后稀释计数；
31.6)结果判定：根据采用菌种、试验环境的不同，设定有效菌落形成单位范围c～d，测得第二菌落收集器中滤膜菌落收集数量的菌落形成单位在c～d范围内，即判定试验有效；
32.若第一菌落收集器中滤膜有菌落生成，则判定为不合格；
33.若第一菌落收集器中滤膜无菌落生成，则判定为合格。
34.试验完毕后，在喷雾器中加入灭杀菌株的药剂，喷入试验箱内，能够对试验箱内部及输送管道进行消毒。
35.根据本发明所述试验方法，能够给出给定材料在特定的无菌包装应用中的性能，综合考虑以下因素，包括但不限于：
36.a)包装在运输和使用过程中遇到的细菌挑战(微生物数量和种类)；
37.b)包装的设计；
38.c)透气材料在其运输和货架寿命期间经受的空气交换速率和体积；
39.d)在不同的气流条件下透气材料的微观结构会影响其吸附和/或透过微生物的相对能力。
40.使测得的待检测包装样品的微生物完整性更接近实际应用。
41.本发明的有益效果：
42.(1)在微生物完整性检测系统中设置试验环境检测装置和包装检测装置，所述试验环境检测装置用于测定试验箱内气溶胶环境是否满足试验要求，模拟不同医疗器械包装的应用环境；所述包装检测装置用于检测待测包装样品的完整性，即包装整体对微生物的屏障性能，利用本发明的试验方法，实现了对医疗器械包装完整性的定量测试，保证了医疗器械包装生产的质量检测，并且为包装整体密封设计提供试验支持，进而有助于控制医疗器械包装的制造成本，避免对包装密封的过度设计；(2)通过设置包装连接器保证待测包装样品内部与包装检测装置相通，用于检测待测包装样品的完整性；(3)通过设置开口器，避免先将待测包装样品开口再与包装连接器连接而造成的污染风险；(4)第一菌落收集器和第二菌落收集器通过左密封盖和右密封盖组合形成密封腔，保证气溶胶只通过滤膜，并且方便放置滤膜，操作简单。
附图说明
43.图1为本发明实施例1所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的结构示意图；
44.图2为本发明所述第一菌落收集器和第二菌落收集器的结构示意图；
45.图3为本发明所述滤膜夹的结构示意图；
46.图4为本发明实施例2所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的结构示意图；
47.图5为本发明所述真空吸盘的结构示意图；
48.图6为本发明实施例3所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的结构示意图；
49.图7为本发明实施例4所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的结构示意图；
50.图8为本发明所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的主视图；
51.其中，1试验箱、1
‑
1排气管路、2空气过滤器、3压缩机、4喷雾器、5流量控制阀、6真空泵、7第一菌落收集器、8第一流量调节阀、9包装连接器、10第二菌落收集器、11第二流量调节阀、12碗形罩、13密封盘；
52.14真空吸盘、14
‑
1吸附环、14
‑
2真空吸管、14
‑
3真空发生器、15密封环；
53.16开口器、16
‑
1升降管道、16
‑
2升降电机、16
‑
3电动推杆、16
‑
4旋转电机、16
‑
5切割刀具；
54.17密封腔、18滤膜夹、18
‑
1压紧环、18
‑
2安置套、19左密封盖、19
‑
1密封套、19
‑
2密封垫、20右密封盖；
55.21阀门、22镂空架、23直线模组、24前开门、25门把手、26控制显示屏。
具体实施方式
56.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
57.实施例1
58.如图1所示，一种闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置，包括试验箱1、气溶胶发生系统和真空泵6，所述试验箱1右侧设置有排气管路1
‑
1，所述排气管路1
‑
1通过阀门21与真空泵6连接；所述气溶胶发生系统从左到右依次连接设置有空气过滤器2、压缩机3和喷雾器4，所述喷雾器4与试验箱1连接，所述喷雾器4设置有流量控制阀5；所述试验装置还设置有微生物完整性检测系统，所述微生物完整性检测系统包括试验环境检测装置和包装检测装置。
59.所述包装检测装置包括包装连接器9、位于试验箱1右侧的第一菌落收集器7和位于试验箱1右侧的第一流量调节阀8，所述包装连接器9设置在试验箱1内，所述包装连接器9通过第一流量调节阀8与第一菌落收集器7左端连接，所述第一菌落收集器7右端与真空泵6连接。
60.所述试验环境检测装置包括位于试验箱1右侧的第二菌落收集器10和位于试验箱1右侧的第二流量调节阀11，所述第二菌落收集器10左端通过第二流量调节阀11与试验箱1连接，所述第二菌落收集器10右端与真空泵6连接。
61.所述包装连接器9包括碗形罩12和密封盘13，所述密封盘13设置在碗形罩12下端面，所述密封盘13上设置有双面密封胶。
62.如图2所示，所述第一菌落收集器7和第二菌落收集器10均设置有密封腔17，所述密封腔17内设置有滤膜夹18。
63.所述密封腔17由左密封盖19和右密封盖20组合而成，所述左密封盖19外侧可旋转的套设有轴截面为l形的密封套19
‑
1，所述密封套19
‑
1与左密封盖19之间设置有密封垫19
‑
2，所述密封套19
‑
1与右密封盖20螺纹连接。
64.所述左密封盖19左端、右密封盖20右端均设置有伸缩管。
65.如图3所示，所述滤膜夹18包括压紧环18
‑
1和轴截面为l形的安置套18
‑
2，所述压紧环18
‑
1设置在安置套18
‑
2的l形槽内，并能沿安置套18
‑
2轴向滑动。
66.试验装置还设置有镂空架22，所述镂空架22通过直线模组23可上下移动的设置在试验箱1内，所述篓空架22位于包装连接器9下方。
67.如图8所示，所述试验箱1侧壁设置有透明窗口，所述试验箱1设置有前开门24，所述前开门24上设置有门把手25和控制显示屏26。
68.实施例2
69.如图4和图5所示，与实施例1不同，所述包装连接器9包括碗形罩12、真空吸盘14和密封环15。
70.所述真空吸盘14包括吸附环14
‑
1、真空吸管14
‑
2和真空发生器14
‑
3，所述吸附环14
‑
1设置在碗形罩12下端面，所述吸附环14
‑
1的吸附腔通过真空吸管14
‑
2与真空发生器14
‑
3连接，所述真空发生器14
‑
3固定设置在碗形罩12上。所述密封环15与吸附环14
‑
1下端面配合。
71.本实施例中需要将密封环15与待测包装样品固定在一起，然后将密封环15内剪切出开口，使吸附环14
‑
1与密封环15吸附在一起，保证待测包装样品内部与包装检测装置相连。
72.实施例3
73.如图6所示，在实施例1的基础上，所述包装连接器9还设置有开口器16，所述开口器16包括升降管道16
‑
1、升降电机16
‑
2、电动推杆16
‑
3、旋转电机16
‑
4和切割刀具16
‑
5，竖直设置在试验箱1内的升降管道16
‑
1与碗形罩12连接，所述升降电机16
‑
2固定设置在升降管道16
‑
1内，所述升降电机16
‑
2连接有电动推杆16
‑
3，所述电动推杆16
‑
3下端固定有旋转电机16
‑
4，所述旋转电机16
‑
4的电机轴固定设置有切割刀具16
‑
5。
74.本实施例中利用双面密封胶将待测包装样品与碗形罩12密封配合，再利用开口器16将碗形罩12内的待测包装样品剪切出开口，使待测包装样品内部与包装检测装置相连。
75.实施例4
76.如图7所示，在实施例2的基础上，所述包装连接器9还设置有开口器16，所述开口器16包括升降管道16
‑
1、升降电机16
‑
2、电动推杆16
‑
3、旋转电机16
‑
4和切割刀具16
‑
5，竖直设置在试验箱1内的升降管道16
‑
1与碗形罩12连接，所述升降电机16
‑
2固定设置在升降管道16
‑
1内，所述升降电机16
‑
2连接有电动推杆16
‑
3，所述电动推杆16
‑
3下端固定有旋转电机16
‑
4，所述旋转电机16
‑
4的电机轴固定设置有切割刀具16
‑
5。
77.本实施例中将密封环15与待测包装样品固定在一起，使吸附环14
‑
1与密封环15吸附在一起，再利用开口器16将碗形罩12内的待测包装样品切出开口，使待测包装样品内部与包装检测装置相连。
78.实施例5
79.一种利用实施例1～实施例4任一所述闭合无菌屏障系统微生物完整性试验装置的试验方法，具体试验步骤如下：
80.1)在无菌环境下，第一菌落收集器7和第二菌落收集器10内分别设置一个滤膜，将待测包装样品置于试验箱1内，将待测包装样品设置开口并将开口与包装连接器9密封连接，保证待测包装样品内部与包装连接器9连通。
81.2)制备1
×
108cfu/ml的萎缩芽孢杆菌9372悬液。
82.3)将萎缩芽孢杆菌9372悬液置于喷雾器4中，打开压缩机3，调节流量控制阀5总流量至0.1l/min。
83.同时打开真空泵6、第一流量调节阀8和第二流量调节阀11，所述第一流量调节阀8和第二流量调节阀11的流量分别设置为流量控制阀5流量值的二分之一，开始挑战试验，试验时间设定为30min。通过控制流量控制阀5流量和第一流量调节阀8和第二流量调节阀11的流量值，模拟待检包装样品实际运输过程中表面风速，以医疗器械运输过程中经受的最大表面风速30cm/min的吹待检包装样品。
84.4)试验结束后，关闭压缩机3，打开排气管道1
‑
1，将剩余的气溶胶排出试验箱1。
85.5)试验结束后取出待测包装样品连接的第一菌落收集器7中的滤膜，直接贴到tsa培养基上，37℃培养48小时。
86.取出试验箱1内腔相连的第二菌落收集器10中的滤膜，投入装有100ml无菌水的匀浆仪粉碎后稀释计数。
87.6)结果判定：第二菌落收集器10中滤膜菌落收集数量的菌落形成单位在2
×
102～2
×
103cfu/ml范围内，即判定试验有效。
88.若第一菌落收集器7中滤膜有菌落生成，则判定为不合格。
89.若第一菌落收集器7中滤膜无菌落生成，则判定为合格。
90.上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。