过程验证设备和方法与流程

1.本公开总体上涉及过程验证设备，尤其涉及使用过程指示器的过 程验证设备，过程指示器诸如是设置在独立生物指示器中的生物指示 器生物体或生物酶，用于评估在与卫生保健、食品包装和制备相关的 工业以及使用生物指示器的其它工业中灭活微生物的程序的功效。


背景技术：

2.包含医疗器械在内的各种产品和制品在使用前必须进行灭菌，以 防止样品、伤口部位等被产品或制品上或其中存在的微生物(如致病 微生物)污染。已采用多种灭菌工艺，该工艺涉及用流体灭菌剂(例 如气体灭菌剂)接触产品或制品。这种灭菌剂的示例包含例如蒸汽、 环氧乙烷、过氧化氢、臭氧等。
3.一般来讲，产品和制品包装成使得灭菌剂能穿过包装件、但微生 物不能穿过包装件。即使灭菌剂可以穿过，包装件也限制了灭菌剂移 动到(和/或进入)产品或制品。此外，一些产品和制品在其内包括只 有灭菌剂经由限制路径才能到达的空间。例如，内窥镜通常包含长而 窄的通道，灭菌剂必须穿过该通道，以便对内窥镜的内表面进行灭菌。 当采用特定的灭菌工艺时，必须考虑与待灭菌产品和制品相关的这些 和其它形式的限制，使得产品或制品的所有表面暴露于灭菌剂的时间 足以致使灭菌。
4.一般来讲，通过将合适的灭菌指示器连同有待灭菌的产品和/或制 品设置在灭菌室内，来执行用于充分灭菌的监测。包含生物和化学指 示器在内的各种灭菌指示器是已知的，并用于此目的。然而，为了模 拟上述包含在各种产品和制品中的限制，灭菌指示器可以放置在过程 验证设备中，该过程验证设备使用长的和/或曲折的路径来限制灭菌剂 流向指示器。虽然这种过程验证设备是有用的，但是它们并不总是便 于使用并且/或者它们并不总是与暴露于灭菌工艺的产品或制品上和/ 或内部存在的每种微生物的灭活密切相关。
5.因此，人们继续对验证设备感兴趣并有需求，这些验证设备便于 使用，并且在完全灭菌的指示和暴露于相同灭菌工艺的产品或制品的 实际完全灭菌之间提供更好的相关性。


技术实现要素：

6.现在提供了一种包括独立灭菌工艺生物指示器的过程验证设备， 其中提供了通过在将生物指示器暴露于灭菌工艺之后能够检测独立灭 菌工艺生物指示器中的存活的测试微生物的萌发和/或生长或者检测酶 活性(如果存在)来快速评估灭菌工艺有效性所需的一切。有利的是， 这一发现为其用户提供了一种过程验证设备，该过程验证设备包括独 立生物指示器，其中，指示器在被激活和观察以检测存活的测试微生 物或活性酶之前不必从过程验证设备中移除。
7.在一个方面，本公开提供了一种用于验证灭菌工艺的功效的过程 验证设备。设备可以包括：壳体，该壳体由灭菌剂蒸汽不可渗透的材 料形成，该壳体形成具有至少一个开
口的空腔，该开口使空腔与设置 设备的周围环境形成蒸汽连通；和独立生物指示器，该独立生物指示 器在操作上连接到壳体。该生物指示器包括：外壳，该外壳包括至少 一个壁，该外壳具有开口端和内部空间；多种存活的测试微生物或活 性酶，该测试微生物或该活性酶设置在外壳的内部空间中；灭菌剂路 径，该灭菌剂路径从周围环境穿过外壳延伸到测试微生物或活性酶； 检测试剂，该检测试剂用于检测存活的测试微生物或活性酶，该检测 试剂设置在内部空间中；以及水性液体，该水性液体设置在可打开容 器中，该水性液体与存活的测试微生物或活性酶选择性地连通。检测 试剂可以由测试微生物或活性酶从第一状态转化为不同于第一状态的 第二状态。独立生物指示器的第一部分设置在壳体的空腔中，独立生 物指示器的第二部分设置在壳体外部。生物指示器的第一部分包括开 口端。生物指示器的第二部分包括至少一个壁的一部分，通过该部分 可以观察水性液体和检测试剂。
8.在任何实施方案中，过程验证设备进一步包括设置在壳体的空腔 中的激活支撑构件，其中激活支撑构件定位在生物指示器的开口端附 近。在一些实施方案中，激活支撑构件具有以可移动方式设置在壳体 的空腔中的第一端，其中激活支撑构件具有设置在壳体外部的第二端， 其中第一端可以移动成与生物指示器接触。在任一上述实施方案中， 壳体可以包括细长内腔结构，其中至少一个开口设置在内腔结构中。 在任一上述实施方案中，生物指示器进一步包括帽，其中帽以可滑动 方式附接到外壳，使得当帽从第一位置移动到第二位置时，帽关闭外 壳的开口端。
9.在另一方面，本公开提供了一种评估灭菌工艺功效的方法。该方 法可以包括向过程验证设备的壳体的开口提供灭菌气体；其中壳体在 操作上连接到独立生物指示器；其中灭菌气体必须穿过壳体的至少一 部分以接触独立生物指示器；其中生物指示器包括：外壳，该外壳形 成内部空间；多种存活的测试微生物或活性酶，这些多种存活的测试 微生物或活性酶设置在内部空间中；检测试剂，该检测试剂用于检测 存活的测试微生物或活性酶，其中检测试剂设置在内部空间中；灭菌 剂路径，该灭菌剂路径从周围环境穿过外壳延伸到内部空间；以及水 性液体，该水性液体设置在内部空间中，水性液体与存活的测试微生 物或活性酶选择性地连通。过程验证设备配置为使得可以在不将生物 指示器从壳体拆下的情况下激活和分析生物指示器。灭菌工艺的功效 通过在生物指示器被激活后生物指示器中第二状态的阈值量的存在来 确定。
10.在该方法的任何实施方式中，激活生物指示器可以包括对生物指 示器施加机械力，以相对于生物指示器的第二部分移动生物指示器的 第一部分。在该方法的一些实施方式中，过程验证设备可以进一步包 括柱塞，其中激活生物指示器包括向柱塞施加机械力，以相对于生物 指示器的第二部分移动生物指示器的第一部分。
11.提供灭菌气体包括在预定温度下提供灭菌气体达预定的时间段。 该方法还可以包括，在不将生物指示器从过程验证设备移除或不将生 物指示器从过程验证设备拆下的情况下，通过将存活的测试微生物或 活性酶与试剂接触来激活生物指示器；并且在不将生物指示器从过程 验证设备移除或者不将生物指示器从过程验证设备拆下的情况下，分 析生物指示器以检测检测试剂从第一状态到第二状态的变化；其中功 效由生物指示器被激活后生物指示器中第二状态的阈值量的存在来确 定。
12.在该方法的任何实施方式中，激活生物指示器可以包括对生物指 示器施加机械力，以相对于生物指示器的第二部分移动生物指示器的 第一部分。在该方法的某些实施方
式中，过程验证设备进一步包括柱 塞，其中施加力包括移动柱塞以施加力。在该方法的任何上述实施方 式中，相对于生物指示器的第二部分移动生物指示器的第一部分包括 打开可打开容器，即包括打开易碎容器。在任一上述实施方式中，该 方法进一步包括在提供灭菌气体之前，将过程验证设备定位在自动灭 菌器的灭菌室中；其中向开口提供灭菌气体包括操作自动灭菌器以向 灭菌室提供灭菌气体。在该方法的任何上述实施方式中，分析生物指 示器可以包括视觉观察生物指示器以检测变化。在该方法的任何上述 实施方式中，分析生物指示器可以包括将生物指示器的一部分放置到 检测检测试剂的第二状态的光学设备中。
13.这些及其它实施方案的附加细节在下文附图和描述中示出。根据 说明书和附图并且根据所附权利要求书，其它特征、目标和优点将变 得显而易见。
14.在本文中，术语“生物灭菌工艺指示器”、“灭菌工艺生物指示 器”、“灭菌工艺指示器”、“生物指示器”、“bi”、“指示器”、
ꢀ“
独立生物指示器”和“scbi”可以互换使用。
15.数字e5、e6和e7在本文中分别可与105、106和107互换使用。
16.术语“包含”以及其变型形式(例如，包括等)在这些术语出现 在说明书和权利要求书中时不具有限制性含义。
17.如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则“一”、“一个”、
ꢀ“
该”、“至少一个”和“一个或多个”可互换使用。
18.此外，在本文中，由端点引用的数值范围包含该范围内包含的所 有数值(例如，500nm至7000nm包含500、530、551、575、583、592、 600、620、650、700等)。
19.词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益 效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况或其它情况下，其它实 施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并 不暗示其它实施方案是不可用的，且并非旨在将其它实施方案排除在 本发明范围之外。
20.如本文所用，术语“可致动容器”是指当需要时能够被致动以释 放其中的内容物的容器。容器能够例如通过以下方式被致动：取出或 移除塞子，致动阀门以将其从“关闭”状态改变为“打开”状态，或 以其它方式破坏容器的至少一部分。
21.术语“易碎容器”是指能够被作用以释放其内容物的任何容器， 例如通过打碎、刺穿、砸碎、切割等。
22.除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本 领域中普遍使用的含义。本文给出的定义旨在有利于理解本技术中频 繁使用的某些术语，并无意排除那些术语在本公开上下文中的合理解 释。
23.如通过对上下文中出现的“邻近”的理解，术语“邻近”是指彼 此靠近的两个元件(诸如例如，两个层)的相对位置，并且可需要或 未必需要彼此接触或者可以具有分离两个元件的一个或多个层。
24.如本文所用，“灭菌工艺”是指在预选条件下(例如，灭菌剂浓 度、温度、湿度、接触时间)有意使制品与蒸汽灭菌剂接触，以使制 品的表面不含存活的微生物的过程。这种过程可以在自动灭菌器的灭 菌室中进行，其中自动灭菌器控制预选条件中的至少一个。
25.如本文所用，“独立生物指示器”是指包括所有组分的生物灭菌 指示器，这些组分例如：诸如测试微生物、孢子或活性酶之类的生物 活性源；检测试剂，该检测试剂用于检测
存活的孢子或微生物或用于 检测活性酶；合适的溶剂，该溶剂用于溶解或悬浮生物活性源和试剂 (例如水或水性缓冲液)，以便源可以与试剂反应；和可选地，促进 测试微生物或孢子(如果存在)萌发和/或生长的营养物，测试微生物 或孢子是在生物指示器在灭菌工艺中暴露于蒸汽灭菌剂之后评估测试 微生物或活性酶的存活所需要的。用于独立生物指示器的测试微生物 可以包含但不限于嗜热脂肪地芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、枯草芽 孢杆菌、萎缩芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、产孢梭菌、 短小芽孢杆菌或它们的组合中的至少一种。
26.如本文所用，“蒸汽灭菌剂”或“灭菌气体”可以互换使用，是 指在灭活微生物(例如细菌、孢子、病毒、朊病毒)的过程中，以蒸 汽形式(例如作为气体和/或等离子体)分散在灭菌器中的化学药剂。 蒸汽灭菌剂的非限制性示例包含环氧乙烷、过氧化氢、蒸汽、臭氧及 其组合。除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的所有表 达特征尺寸、量和物理特性的说明书和权利要求书中的数值在所有情 况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则 在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些 近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获 得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应 用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的有效 位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然在本发 明的广泛范围内所示的数值范围和参数为近似值，但在具体实施例中 所示的数值是尽可能准确地报告的。然而，任何数值都固有地包含一 定的误差，这些误差必定是由在它们相应的试验测量中存在的标准偏 差引起。
27.本发明的上述发明内容并非旨在描述本发明的每个公开的实施方 案或每种实施方式。下面的描述更具体地举例说明了说明性实施方案。
附图说明
28.图1a是可以用于生产根据本公开的过程验证设备的独立生物指 示器的一个实施方案的横截面侧视图。
29.图1b是图1a的独立生物指示器的分解透视图。
30.图2a是根据本公开的过程验证设备的一个实施方案的平面图。
31.图2b是图2a的过程验证设备的横截面侧视图。
32.图2c是图2a的过程验证设备的一端的视图。
33.图2d是图2a的过程验证设备的另一端的视图。
34.图3是独立生物指示器的一个实施方案的透视图；
35.图4a是根据本公开的过程验证设备的替代实施方案的部分截面 平面图。
36.图4b是图4a的过程验证设备的横截面侧视图。
37.图4c是图4a的过程验证设备的一端的视图。
38.图5a是根据本公开的过程验证设备的替代实施方案的部分截面 平面图，其中过程验证设备的腔室包括细长内腔。
39.图5b是图5a的过程验证设备的一端的视图。
40.图6是包括如实施例1中所描述的化学积分器设备的过程验证设 备的照片。
41.图7是图6的过程验证设备在化学积分器设备插入其中之前的照 片。
corporation)和asp等。大多数可购 买的独立生物指示器具有许多共同的结构特征，使得它们适用于本公 开的过程验证设备。
50.适用于本公开的过程验证设备或方法的各种独立生物指示器在本 领域中是已知的。独立生物指示器可用于确定使用蒸汽灭菌剂的灭菌 工艺的致命性。美国专利6,623,955、9,322,046和6,623,955中描述了 合适的独立生物指示器的非限制性示例。所述专利全文以引用方式并 入本文中。
51.在某些实施方案中，独立生物指示器可以包括活性酶。如本文所 用，“活性酶”是指催化与检测试剂(例如，荧光或显色酶底物)反 应以形成可检测产物的酶，如例如美国专利9,322,046中所描述。在一 些实施例中，活性酶源可以是(1)源自适当微生物的纯化分离酶；(2)具 有固有酶或通过基因工程添加酶的微生物；和/或(3)在孢子形成或生长 期间已添加酶的微生物，使得酶与微生物结合或相连，例如在孢子形 成期间添加到孢子并且结合在孢子中的酶。在一些实施方案中，可以 用作活性酶源的微生物包含处于孢子或营养状态的细菌或真菌。在一 些实施例中，酶源包括芽孢杆菌属、梭菌属、脉孢菌属、假丝酵母属 或者这些种类微生物的组合。
52.本公开的过程验证设备可以用于验证灭菌工艺的功效。该过程验 证设备包括由灭菌剂蒸汽不可透过的材料形成的壳体和如本文所描述 在操作上连接到壳体的独立生物指示器。壳体形成具有至少一个开口 的空腔，该开口使壳体的空腔与设置该设备的周围环境形成蒸汽连通。
53.转到附图，图1示出了生物指示器(生物指示器100)的一个实 施方案，该生物指示器适于用作本公开的过程验证设备和方法中的生 物指示器。
54.美国专利6,623,955中描述了生物指示器100。生物指示器100包 括第一部分101和第二部分102。生物指示器100尤其进一步包括形成 内部空间173的外壳170。外壳170由不吸收气体且不渗透液体的壁 172形成，该壁具有开口端174。生物指示器进一步包括设置在内部空 间173中的可打开(例如易碎的)内部容器178，该内部容器含有水性 液体180；可选的气体可透过、细菌不可透过的封闭构件182，可以附 接到(例如，粘接到)外壳170的开口端174，并且/或者封闭构件可 以通过可选的帽186保持就位。帽186包括一个或多个通风口188，这 些通风口在周围环境和外壳170的内部空间173之间提供流体(例如， 蒸汽)连通。
55.生物指示器还包括用于检测存活的孢子或微生物或用于检测活性 酶的检测试剂(未示出)。如本文所用，“检测试剂”是指能够与生 物活性源(例如，测试微生物、孢子或活性酶)直接或间接反应以形 成可检测产物的物质。合适的检测试剂的非限制性示例包含可以转化 (例如通过发酵)为酸性或碱性最终产物的营养物(例如糖)，其存 在可以通过ph指示剂间接检测。合适的检测试剂的其它非限制性示例 包含显色酶底物和荧光酶底物，它们可以被酶活性作用以形成可检测 的(例如，通过分光光度法或荧光测定法)产物。检测试剂可以设置 (例如，作为粉末或片剂)在内部空间173中。替代地，检测试剂可 以溶解和/或悬浮在水性液体180中。检测试剂可以被测试微生物或活 性酶从第一状态(如无色)转化为不同于第一状态的第二状态(如有 色)。检测试剂包含例如显色和荧光酶底物等。检测试剂还包含例如 与ph指示剂联接的可代谢的营养物(如葡萄糖)。美国专利6,623,955 和9,322,046中描述了许多合适的检测试剂；所述专利全文以引用方式 并入本文中。可选地，促进孢
子或测试微生物萌发和/或生长的营养生 长培养基(未示出)可以设置在外壳170的内部空间173中(例如， 作为粉末或片剂)，或者可以溶解和/或悬浮在水性液体180中。
56.生物指示器100进一步包括多种存活的测试微生物(未示出)或 另一种活性酶源(未示出)，它们设置在外壳170的内部空间173中， 可选地，设置在载体177上。可选地，载体通过例如粘合剂或热封等 附接到吸液芯条176上。吸液芯条176可以由诸如滤纸、布或人造纤 维之类的任何吸水材料制成。此外，吸液芯条可以由固定在塑料或玻 璃背衬条上的诸如纸之类的材料的组合构成。优选地，吸液芯条176 由聚乙烯涂布纸制成。吸液芯条176的尺寸和载体177在吸液芯条76 上的位置使得当内部容器破裂时，其中的水性液体180包含在外壳170 的下部分和载体177的下方。水溶液180沿着吸液芯条176向上移动， 以测试设置在载体177上的微生物或活性酶。生长的微生物和/或酶改 性的产物集中在载体177上，并且与载体暴露于内部容器178中存在 的全部溶液的情况相比，在更短的时间段内检测到其存在。流体路径 (未示出)从外壳170的开口端174穿过外壳170的内部空间173延 伸到保持测试微生物或活性酶的载体177。流体路径为蒸汽灭菌剂提供 了通道，使其渗透到外壳内部并与测试微生物或活性酶接触，从而潜 在地致使活性酶丧失活力和/或灭活。外壳170的开口端174设置在生 物指示器100的第一部分101中。
57.在下文描述的一些实施方案中，帽可以是系统的一部分，当激活 生物指示器时(例如，在过程验证设备已经暴露于灭菌工艺之后)， 该部分用于打开内部容器。
58.图2a至图2d示出了根据本公开的过程验证设备500的一个实施 方案的各种视图。设备500包括在操作上连接到壳体550的独立生物 指示器100。壳体550包括至少一个壳体壁552，该壳体壁由蒸汽灭菌 剂不可透过的材料形成，该蒸汽灭菌剂用于过程验证设备用来监测的 灭菌工艺中。
59.壳体可以由多种材料制成，当暴露于灭菌工艺的条件下时，这些 材料基本上不会分解。这些材料包含例如聚合材料，诸如聚丙烯、聚 乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯、聚烯烃、聚苯乙烯、 聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚酯、 聚乙烯、对苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氯乙烯或其共聚 物或混合物。在一些实施方案中，壳体壁552可以包含玻璃、陶瓷、 金属或其组合。例如，壳体壁552可以由与另一种材料结合的诸如共 挤出或层压到金属膜上的聚合膜之类的聚合材料制备。壳体550形成 具有至少一个开口556的空腔554，该开口使空腔554与设置设备500 的周围环境形成蒸汽连通。壳体进一步包括第一孔558，生物指示器 100设置在该第一孔中，使得生物指示器100的包含生物指示器的开口 端(174)的第一部分(如图2b所示)设置在壳体550的空腔554中， 并且生物指示器100的第二部分设置在壳体550的外部。
60.壳体550可以由pcd领域中已知的各种蒸汽灭菌剂不可渗透的材 料(例如，热塑性聚合物)制成，并且通过使用本领域中公知的工艺 (例如，热成型)制成。在一些实施方案中，壳体550包括两个部分， 这两个部分例如通过粘合剂或热焊接密封地连结在一起。
61.生物指示器100可以以多种方式在操作上连接到壳体550。如本 文所用，“在操作上连接”是指生物指示器100以这样的方式附接到 壳体550上：1)在不需要从壳体上拆下或移除生物指示器的情况下，允 许激活生物指示器100，2)允许在激活后观察生物指示器200以检测测 试微生物中的至少一种是否是存活的和/或至少一些活性酶是否是活性 的，以及3)不提供通过壳体的空腔和壳体外部的周围环境之间的第一 孔的流体连通。
62.在图2a至图2d的说明性实施方案中，通过将生物指示器的第一 部分101通过第一孔558插入到空腔中以在第一孔和生物指示器之间 形成紧密配合，生物指示器100在操作上连接到壳体550。在所示出的 实施方案中，设置在壳体550和生物指示器100之间的第一孔558中 的垫圈559提供了紧密密封，以将生物指示器保持就位，并防止流体 (例如，蒸汽)通过第一孔558流入或流出。生物指示器100的第二 部分102从壳体突出，使得可以使用独立生物指示器领域中公知的技 术来致动生物指示器(例如，通过对指示器的壁(以及设置在其中的 内部容器)施加力，直到内部容器破裂并释放水性液体)。
63.在一些生物指示器的正常使用过程中，包含图2a至图2d所示出 的实施方案的生物指示器100，在激活生物指示器之前，帽从“打开
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位置(其提供进入生物指示器的蒸汽路径)移动到“关闭”位置(其 防止蒸汽或液体进入或离开生物指示器)。因此，本公开的过程验证 设备可选地包括激活支撑构件560，该激活支撑构件可以用于在激活生 物指示器时帮助操作者(例如，在过程验证设备已经用于监测灭菌工 艺之后)。图2a至图2d所示出的实施方案的激活支撑构件560具有 第一端562和与第一端相反的第二端564。机械力(例如，手动压力) 可以施加在第二端564上，致使激活支撑构件560沿箭头“a”的方向 移动，直到第一端562接触生物指示器100的帽186，并且相对于生物 指示器的第二部分(例如，外壳170)移动生物指示器的第一部分(例 如，帽186)，从而将生物指示器置于“关闭”位置。在帽186移动到 关闭位置之后，可以如本文所公开的激活生物指示器100。在任何实施 方案中，激活支撑构件560可以采取通过第二孔568部分地插入壳体 550中的柱塞的形式。激活支撑构件560和第二孔568的尺寸设置成提 供紧密配合，同时当机械力施加到第二端564时允许激活支撑构件560 移动。激活支撑构件560可以用于帮助关闭生物指示器100的帽184， 并且/或者当激活生物指示器时，激活支撑构件可以用于支撑生物指示 器(例如，将其相对于壳体保持就位)。
64.图3示出了适用于本公开的过程验证设备和方法的独立生物指示 器200的另一个实施方案。在美国专利9,322,046中描述了生物指示器 200，该专利全文以引用方式并入本文中。
65.生物指示器200尤其包括具有第一端201a的第一部分201和具有 第二端202a的第二部分202。生物指示器进一步包括外壳270，该外 壳包括至少一个不吸收气体且不渗透液体的壁272，该壁由灭菌剂蒸汽 不可渗透的材料形成。外壳270具有内部273，指示器的其它部件设置 在该内部中。生物指示器200还包括设置在外壳270的内部的载体277。 测试微生物(例如孢子275)或活性酶(未示出)设置在载体277上。 流体路径(未示出)从外壳270的开口端274穿过外壳270的内部延 伸到保持测试微生物或活性酶的载体277。流体路径为蒸汽灭菌剂提供 了通道，使其渗透到外壳内部并与测试微生物或活性酶接触，从而潜 在地致使活性酶丧失活力和/或灭活。外壳的开口端274设置在生物指 示器200的第一部分201中。
66.外壳270还在其中容纳设置在可打开(例如易碎的)内部容器278 中的水性液体。因此，内部容器278中的水性液体(未示出)与测试 微生物或活性酶选择性连通，因为当可打开内部容器278关闭且完好 无损时，水性液体与测试微生物或活性酶隔离，并且当可打开内部容 器278打开时(例如，通过在压力下使其破裂)，水性液体可以接触 测试微生物和活性酶。
67.可选地，生物指示器200包含覆盖外壳270的开口端274的帽286。 帽286包括一个
或多个通风口(287)，这些通风口在周围环境和外壳 270的内部之间提供流体(例如，蒸汽)连通。在下文描述的一些实施 方案中，帽可以是系统的一部分，当激活生物指示器时(例如，在过 程验证设备已经暴露于灭菌工艺之后)，该部分用于打开内部容器278。 生物指示器200还可以包括可选的气体可透过、细菌不可透过的封闭 构件(图3中未示出)，例如，封闭通风口287，以防止在使用和/或 储存期间细菌污染物进入外壳270的内部。
68.适用于本公开的过程验证设备或方法的生物指示器还包含如上文 所描述的检测试剂，用于检测存活的测试微生物或活性酶。在图3所 示出的实施方案中，检测试剂溶解或悬浮在包含在可打开内部容器278 中的水性液体(未示出)中。可以设想，在一些实施方案中(未示出)， 检测试剂可以设置在外壳的内部(例如，作为干粉或可溶解的胶囊)， 而不设置在可打开内部容器中。此外，生物指示器200可以包含如上 文所描述的营养物。生物指示器200进一步包括多个结构，这些结构 协同作用，通过将帽286推向外壳270的第二部分202来促进打开内 部容器278，如美国专利9,322,046中所描述。
69.图4a至图4c示出了根据本公开的过程验证设备600的一个实施 方案的各种视图。设备600包括在操作上连接到壳体650的独立生物 指示器(例如，如上文所描述的生物指示器200)。壳体650包括至少 一个壳体壁652，该壳体壁由蒸汽灭菌剂不可透过的材料形成，该蒸汽 灭菌剂用于过程验证设备用来监测的灭菌工艺中。壳体650形成具有 至少一个开口656的空腔654，该开口使空腔654与设置设备600的周 围环境形成蒸汽连通。壳体650进一步包括第一孔658，生物指示器 200设置在该第一孔中，使得生物指示器200的包含生物指示器的开口 端274的第一部分201(如图2b所示)设置在壳体650的空腔654中， 并且生物指示器200的第二部分202设置在壳体650的外部。
70.壳体650可以由pcd领域中已知的各种蒸汽灭菌剂不可渗透的材 料(例如，热塑性聚合物)制成，并且通过使用本领域中公知的工艺 (例如，热成型)制成。在一些实施方案中，壳体650包括两个部分 (例如，壁)，这两个部分例如通过粘合剂或热焊接密封地连结在一 起。
71.生物指示器200可以以多种方式在操作上连接到壳体650。如本 文所用，“在操作上连接”是指生物指示器200以这样的方式附接到 壳体650上：1)在不需要从壳体上拆下或移除生物指示器的情况下，允 许激活生物指示器200，2)允许在激活后观察生物指示器200以检测测 试微生物中的至少一种是否是存活的和/或至少一些活性酶是否是活性 的，以及3)不提供通过壳体的空腔和壳体外部的周围环境之间的第一 孔658的流体连通。
72.在图4a至图4c的说明性实施方案中，通过将生物指示器的第一 部分201通过第一孔658插入到空腔中以在壳体和生物指示器之间形 成紧密配合，生物指示器200在操作上连接到壳体650。在所示出的实 施方案中，设置在壳体650和生物指示器200之间的第一孔658中的 垫圈659提供了紧密密封，以将生物指示器保持就位，并防止流体(例 如，蒸汽)通过第一孔流入或流出。生物指示器200的第二部分202 从壳体650突出，使得可以使用独立生物指示器领域中公知的技术来 致动生物指示器(例如，通过对指示器的壁(以及设置在其中的内部 容器)施加力，直到内部容器破裂并释放水性液体)。
73.在一些生物指示器的正常使用过程中，包含图4a至图4c所示出 的实施方案的生物指示器200，在激活生物指示器之前，帽从“打开
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位置(其提供进入生物指示器的蒸汽路径)移动到“关闭”位置(其 防止蒸汽或液体进入或离开生物指示器)。因此，图4a至图4c所
示 出的实施方案的过程验证设备包括激活支撑构件660，该激活支撑构件 可以用于在激活生物指示器时帮助操作者(例如，在过程验证设备已 经用于监测灭菌工艺之后)。图2a至图2d所示出的实施方案的激活 支撑构件660具有第一端562和与第一端相反的第二端564。机械力(例 如，手动压力)可以施加在第二端564上，致使激活支撑构件560沿 箭头“a”的方向移动，直到第一端562接触生物指示器100的帽186， 并且相对于生物指示器的第二部分(例如，外壳170)移动生物指示器 的第一部分(例如，帽186)，从而将生物指示器置于“关闭”位置。 所示出的过程验证设备600的激活支撑构件660是这样一种结构，其 可以被模制在壳体650的壁中的一个壁上，附接到壳体的内部，或者 由壳体的一部分支撑，使得当机械力(例如，手动压力)沿箭头“b
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的方向施加在生物指示器200的第二部分202上时，激活支撑构件基 本上保持就位。该力致使生物指示器200的第二部分202滑入壳体650 中，从而推动帽286抵靠生物指示器的外壳，从而将生物指示器密封 关闭。在帽286移动到关闭位置之后，可以如本文所公开的激活生物 指示器200。激活支撑构件660可以用于帮助关闭生物指示器200的帽 284，以及/或者当激活生物指示器时，激活支撑构件可以用于支撑生物 指示器(例如，将其相对于壳体保持就位)。在一些实施方案中(未 示出)，激活支撑构件包括壳体的至少一个壁的一部分。
74.可以设想，包括可移动激活支撑构件的过程验证设备，诸如例如， 图2a至图2d所示出的实施方案可以包括类似于图3所示实施方案的 生物指示器。在这些实施方案(未示出)中，可移动激活支撑构件可 以促进两种操作：1)关闭/密封生物指示器，以及2)通过使内室破裂来 致动生物指示器。
75.在任何实施方案中，本公开的过程验证设备还可以包括设置在过 程验证设备的空腔中的化学积分器设备(例如，3m
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蒸汽化学积分器)。尽管本发明的过程验证设备的独立 生物指示器可以指示灭菌工艺是否对测试微生物和/或活性酶是致命的， 但是化学积分器设备可以指示在过程验证设备中是否已经实现了与有 效灭菌工艺相关联的某些参数(例如，温度、暴露于温度的时间)。 图4a至图4b示出了根据本公开的过程验证设备600的一个实施方案， 该过程验证设备包括设置在壳体650的空腔654中的化学积分器设备 690。在这些实施方案中，壳体650的至少一个壁652具有足够的光学 透射率(例如，透明度)，以允许观察和分析化学积分器设备690，而 不必将化学积分器设备从壳体650移除。
76.在另一方面，本公开的过程验证设备的壳体的空腔可以可选地包 括细长内腔，该内腔包括进入空腔的开口。细长内腔可以模仿带内腔 的医疗设备(例如内窥镜)，因此，与不包括细长内腔的生物指示器 相比，对灭菌工艺提供了更现实的验证。此外，用于构造根据本公开 的过程验证设备的内腔的长度和内径可以各不相同，以便根据操作者 的需要提供更强或更弱的验证。
77.图5a至图5b示出了根据本公开的过程验证设备700的一个实施 方案，该过程验证设备包括壳体750，该壳体包含至少一个细长内腔。 如上面所描述，设备700包括壳体，该壳体包括至少一个壳体壁752， 该至少一个壳体壁由蒸汽灭菌剂不可透过的材料形成，该蒸汽灭菌剂 用于过程验证设备用来监测的灭菌工艺中。壳体750形成空腔754，该 空腔包括具有开口756的细长内腔755，该开口使空腔754与设置设备 600的周围环境形成蒸汽连通。壳体750进一步包括第一孔758，生物 指示器设置在第一孔中。生物指示器可以是本文所描
述的任何合适的 生物指示器(例如，生物指示器200)。生物指示器200设置成使得生 物指示器200的包含生物指示器的开口端274的第一部分201(如图 2b所示)设置在壳体750的空腔754中，并且生物指示器200的第二 部分202设置在壳体750的外部。
78.在图5a至图5b的说明性实施方案中，通过将生物指示器的第一 部分101通过第一孔758插入到空腔中以在第一孔和生物指示器之间 形成紧密配合，生物指示器200在操作上连接到壳体750。在所示出的 实施方案中，设置在壳体750和生物指示器200之间的第一孔758中 的垫圈759提供了紧密密封，以将生物指示器保持就位，并防止流体 (例如，蒸汽)通过第一孔758流入或流出。生物指示器200的第二 部分202从壳体突出，使得可以使用独立生物指示器领域中公知的技 术来致动生物指示器(例如，通过对指示器的壁(以及设置在其中的 内部容器)施加力，直到内部容器破裂并释放水性液体)。
79.在一些生物指示器的正常使用过程中，包含图5a至图b所示出 的实施方案的生物指示器200，在激活生物指示器之前，帽从“打开
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位置(其提供进入生物指示器的蒸汽路径)移动到“关闭”位置(其 防止蒸汽或液体进入或离开生物指示器)。因此，本公开的过程验证 设备可选地包括如上文所描述的激活支撑构件760。所示出的过程验证 设备700的激活支撑构件760是这样一种结构，其可以被模制在壳体 750的壁中的一个壁上，附接到壳体的内部，或者由壳体的一部分支撑， 使得当机械力(例如，手动压力)施加在生物指示器200的第二部分 202上时，激活支撑构件基本上保持就位，如上文所描述。该力致使生 物指示器的第一部分(例如，生物指示器200的外壳270)滑入壳体 750，从而相对于生物指示器的第二部分(例如，帽286)移动，并将 生物指示器密封关闭。在帽286移动到关闭位置之后，可以如本文所 公开的激活生物指示器200。
80.在任何实施方案中，包括包含细长内腔的空腔的本公开的过程验 证设备还可以包括如本文所描述的化学积分器设备(图5a至图5b中 未示出)。
81.在又一方面，本公开提供了一种评估灭菌工艺功效的方法。该方 法包括i)向过程验证设备的壳体的开口提供灭菌气体，其中壳体形成在 操作上连接到独立生物指示器的空腔。在任何实施方案中，向开口提 供灭菌气体包括在预定的温度(例如，121℃、132℃或135℃，用于蒸 汽灭菌)下提供灭菌气体(例如，蒸汽)达预定的时间段。在该方法 的任何实施方式中，该方法进一步包括步骤iv)在提供灭菌气体之前， 将过程验证设备定位在自动灭菌器的灭菌室中；其中向开口提供灭菌 气体包括操作自动灭菌器以向自动灭菌器的灭菌室提供灭菌气体。
82.该方法的过程验证设备的生物指示器包括：具有内部的外壳；设 置在内部中的多种存活的测试微生物或活性酶；检测试剂，该检测试 剂用于检测存活的测试微生物或活性酶，该检测试剂设置在内部中； 流体路径，该流体路径穿过外壳延伸到内部；以及水性液体，该水性 液体与存活的测试微生物或活性酶选择性连通。灭菌气体必须穿过壳 体的至少一部分以接触测试微生物(如果存在)或活性酶(如果存在)。 过程验证设备配置为使得可以在不将生物指示器从壳体断开的情况下 激活和分析生物指示器。例如，生物指示器的一部分可以从壳体突出， 使得可以在不将生物指示器从壳体断开的情况下激活生物指示器，如 本文所描述。
83.该方法进一步包括ii)在不将生物指示器从壳体拆下的情况下，通 过将存活的测试微生物或活性酶与检测试剂水性接触来激活生物指示 器。该步骤通过打开(例如，通过
如本文所讨论的破裂)含有水性液 体的容器(例如，本文描述的可打开内部容器)并由此将水性液体释 放到生物指示器的内部空间来完成，在该内部空间中，水性液体可以 促进测试微生物(或活性酶)、检测试剂和可选的营养物(如果存在 于生物指示器中)之间的相互作用。在该方法的任何实施方案中，激 活生物指示器可以包括向生物指示器施加力以压缩生物指示器的一部 分。
84.该方法进一步包括iii)在不将生物指示器从壳体拆下的情况下，分 析生物指示器以检测检测试剂从第一状态到第二状态的变化。在一些 实施方案中，分析生物指示器以检测检测试剂从第一状态到第二状态 的变化包括观察水性液体(例如，视觉观察、分光光度测定、荧光测 定)以检测有色产物(例如，显色酶底物、ph指示剂)或荧光产物。 因为生物指示器的一部分突出到壳体的外部，所以可以通过视觉或机 械方式观察生物指示器的液体含量(例如，通过将生物指示器的一部 分放入仪器中(例如，自动读取器))。灭菌工艺的功效可以通过在 生物指示器被激活后生物指示器中第二状态的阈值量的存在来确定。 阈值量可以简单地是可检测的量(例如，视觉上可观察到的或可测量 的量)，或者是任意的预定量(例如，编程到自动读取器中的预设值)， 或者阈值量可以是在一段时间内测量(例如，通过自动读取器)第二 状态时第二状态的量的可测量的增加。
85.使用包括生物指示器的过程验证设备来监测灭菌工艺的功效的现 有方法需要从设备上拆下和/或移除生物指示器，以便可以激活、培养 和/或分析生物指示器。有利的是，本公开的方法不需要在激活、培养 或分析生物指示器之前将生物指示器从壳体上拆下或移除。因为生物 指示器的第二部分延伸到壳体外部，所以生物指示器可以被密封(例 如，通过相对于本文公开的生物指示器的开口端移动帽)，并且可以 通过打开本文公开的内部容器而激活生物指示器。
86.在该方法的任何实施方式中，分析生物指示器(在激活后)可以 包括视觉观察延伸到过程验证设备的壳体外部的生物指示器的第二部 分。如果任何测试微生物或活性酶在灭菌工艺中存活，则检测试剂将 (由测试微生物或活性酶)从第一状态转换到第二状态。在某些实施 方式中，这导致例如生色指示器从无色状态转变为有色状态，显色指 示器从第一种颜色转变为可区分的第二种颜色，或者荧光指示器从非 荧光状态转变为荧光状态。这些示例中的每一个都是视觉上可观察到 的，并且在一些实施方式中，可以将生物指示器与“阳性对照”(即， 没有经过灭菌工艺并且因此含有存活的测试微生物或活性酶的生物指 示器)进行比较。
87.在该方法的任何实施方式中，分析生物指示器可以包括将生物指 示器的一部分放置到检测检测试剂的第二状态的机器(例如，生物指 示器自动读取器)中。在该方法的一些实施方式中，机器进一步量化 第二状态的量。在一些实施方式中，机器在第一时间量化第二状态的 第一量，并且随后在第一时间之后的第二时间量化第二状态的第二量。 第二状态量的变化可以表明已经暴露于灭菌工艺的测试微生物或活性 酶的存活。
88.因为生物指示器的第二部分延伸到壳体之外，所以可以使用商用 生物指示器自动读取器来培养和分析生物指示器，诸如例如，3m
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自动读取器390或3m
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自动读取器490，这两者都可以 从3m公司(明尼苏达圣保罗(st.paul,mn))获得。这种自动读取 器通常具有控制插入其中的生物指示器的培养温度的器件，并且它们 具有配置为检测(例如，通过荧光发射光谱)和确定生物指示器中检 测试剂的第二状态的量的光学系统。
89.在本公开的方法的任何实施方案中，激活生物指示器可以包括对生物指示器施加机械力，以如上所描述移动生物指示器的第一部分。相对于第二部分移动第一部分(例如，将帽压靠在外壳上)可以有助于密封生物指示器，并且在一些实施方式中，有助于从生物指示器的可打开(内部)容器中释放水性液体。在该方法的一些实施方式中，过程验证设备进一步包括柱塞，其中，对生物指示器施加机械力包括移动柱塞以对生物指示器施加力。在该方法的一些实施方式中，施加机械力以相对于生物指示器的第二部分移动生物指示器的第一部分包括打开(例如，通过爆裂)容纳水性液体的可打开容器。
90.在该方法的任何实施方式中，过程验证设备还可以包括设置在壳体的空腔中的化学积分器设备。如本文所公开的，壳体的至少一个壁可以使用光学透射材料制造，因此，可以分析化学积分器设备(例如，通过穿过至少一个壁的视觉观察)，而不必从过程验证设备上移除化学积分器设备。在这些实施方式中，该方法进一步包括在不将化学积分器设备从过程验证设备移除的情况下，观察化学积分器以确定灭菌工艺是否实现了与有效灭菌工艺相关联的至少一个参数。
91.实施例
92.实施例1.生产包括柱塞式激活支撑构件的过程验证设备。
93.如图6所示，制备了过程验证设备。第一个20-ml的聚丙烯注射器是通过在注射器的鲁尔锁端钻孔来修改的。该孔移除了鲁尔锁口，直径刚好足够大，可以配合在商用生物指示器的聚碳酸酯外壳周围(3mattest
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零件号1295快速读出生物指示器；3m公司；明尼苏达圣保罗)。从第二个20-ml注射器的柱塞上切下一个附加的橡胶垫圈(橡胶垫圈#2)，以提供一个孔，这样它可以绕着生物指示器帽的帽滑动，如图6所示。该垫圈防止灭菌气体泄漏到过程验证设备中，并牢固地将生物指示器保持在适当位置。切割第二个注射器的柱塞(从其中移除垫圈#2)，以具有柱塞件，该柱塞件配合在设备的空腔内(见图7)。柱塞件定位成用于激活生物指示器。然后将sterigage化学指示器(零件号1243r，3m公司，明尼苏达圣保罗)放置在空腔内部，并将柱塞(柱塞#1)的橡胶垫圈(橡胶垫圈#1)插入空腔。最后，在壳体(注射器针筒)壁上钻一个小孔(直径约1mm，图6或图7中未示出)，以使蒸汽进入空腔，接触生物指示器的开口端，并接触设置在空腔中的化学积分器设备。
94.实施例2.使用包括柱塞式激活支撑构件的过程验证设备来评估蒸汽灭菌工艺的功效。
95.过程验证设备可以根据实施例1制备。这些设备可以放置到自动灭菌器(amsco实验室110蒸汽灭菌器，可从俄亥俄州曼托市的泰瑞斯生命科学公司(sterislifesciences；mentor,oh)获得)中，该灭菌器被编程为在灭菌温度下运行132℃2脉冲动态空气移除蒸汽灭菌循环达2分钟，以及在灭菌温度下运行4脉冲132℃循环达4分钟。此外，aami16条毛巾包可以用相同批次的生物指示器制备，sterigage1243r化学积分器可以与独立的生物指示器和化学积分器置于这个相同的灭菌循环中。灭菌循环结束后，可以将过程验证设备从灭菌器中取出并进行分析，即，可视觉观察化学积分器，查看结果是“接受”还是“拒绝”，并且可以激活、培养和分析生物指示器，以确定孢子是否灭活。图8示出了实施例1的过程验证设备的生物指示器可以使用自动读取器(从3m公司获得的3mattest自动读取器490h；明尼苏达圣保罗)分析。
96.实施例3.生产包括细长内腔的过程验证设备。
97.如图6所示，制备了过程验证设备。将20-ml聚丙烯注射器切成 大约一半，通过钻两个孔(每个孔直径大约为2mm)来修改注射器的 分配端；鲁尔锁口每侧各有一个孔。鲁尔锁口用粘合剂密封。将一件 硅胶管套在商用生物指示器(3m attest
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零件号1295超快速读出生 物指示器；3m公司；明尼苏达圣保罗)的中间部分。如图9a和9b 所示，带有围绕生物指示器的导管的生物指示器被滑入修改的注射器 的针筒的切割端内。将几件(大约40mm长)硅胶管(1mm内径
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2mm 外径)插入鲁尔口附近的每个孔中，以完成过程验证设备的组装，如 图9a所示。替代地，将几件(大约100mm长)硅胶管(1mm内径
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2mm 外径)插入鲁尔口附近的每个孔中，以完成过程验证设备的组装，如 图9b所示。
98.上面描述的和附图中所示出的实施方案仅通过示例的方式给出， 并且不旨在限制本公开的概念和原理。这样，本领域普通技术人员将 理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，元件及其配置和布置 的各种改变是可能的。在以下权利要求中阐述了本公开的各种特征和 方面。