Устройство для стерилизации изделия пероксидом водорода, способ стерилизации изделия паром пероксида водорода (варианты), способ стерилизации изделия плазмой пероксида водорода (варианты), способ стерилизации изделия пероксидом водорода (варианты), способ получения неводного комплекса пероксида водорода, органический комплекс пероксида водорода (варианты), комплекс карбонат рубидия - пероксид водорода

Реферат

 

Описывается устройство для стерилизации изделия пероксидом водорода, содержащее контейнер для удерживания изделия, подлежащего стерилизации, отличающийся тем, что содержит источник пара пероксида водорода, локализованный внутри указанного контейнера, причем указанный источник включает в основном неводный органический комплекс пероксида водорода, источник сконструирован так, чтобы мог контактировать с изделием, осуществляя стерилизацию. Описывается также способ стерилизации изделия паром пероксида водорода (варианты), способ стерилизации изделия плазмой пероксида водорода, способ стерилизации изделия пероксидом водорода (варианты). Технический результат - упрощение процесса и повышение его безопасности. 12 с. и 61 з.п. ф-лы, 4 ил., 17 табл.

Эта заявка является заявкой с частичным продолжением заявки на патент США серии N 08/234738, поданной 28 апреля 1994, на описание которой имеется ссылка.

Это изобретение относится к устройству и способу использования паров пероксида водорода для стерилизации изделий, таких как медицинские инструменты, и в частности, использования неводного источника пара пероксида водорода для такого способа. Это изобретение обеспечивает также парофазный способ получения органических и неорганических неводных комплексов пероксида водорода.

Медицинские инструменты традиционно стерилизуют, используя либо нагревание, такое, которое обеспечивается паром, либо химикат, такой как формальдегид или этиленоксид в газообразном состояния или в состоянии пара. Каждый из этих способов имеет недостатки. Многие медицинские устройства, такие как волоконно-оптические устройства, эндоскопы, электрические инструменты и т.п. , чувствительны к нагреванию, влаге или к тому и другому. Формальдегид и этиленоксид оба являются токсичными газами, которые представляют собой потенциальную опасность для здоровья рабочих. Проблемы с этиленоксидом особенно тяжелы, поскольку его использование требует длительного времени аэрации для удаления газа из изделий, которые подвергаются стерилизации. Это делает цикл стерилизации нежелательно длительным. Кроме того, как формальдегид, так и этиленоксид требуют присутствия в системе значительного количества влаги. Так, устройства, подвергаемые стерилизации, должны быть увлажнены до ведения химиката, или химикат и влага должны быть введены одновременно. Влага играет определенную роль в стерилизации наряду с целым рядом других химикатов в газовом состоянии или в состоянии пара, в дополнение к этиленоксиду и формальдегиду, как представлено в таблице 1.

1. Bruch, C.W. Gaseous Sterilization, Ann. Rev. Microbiology 15 : 245 - 262 (1961).

2. Janssen, D.W. and Scheneider, P.M. Overview of Ethylene Oxide Alternative Sterilization Technologies, Zentralsterilisation 1 : 16 - 32 (1993).

3. Bovallius, A. and Anas, P. Surface - Decontaminating Action of Glutaraldehyde in the Gas - Aerosol Phase, Applied and Environment Microbiology, 129 - 134 (Aug. 1977).

4. Knapp, J.E. et al. Chlorine Dioxide As a Gaseous Sterilant, Medical Device & Diagnostic Industry, 48 - 51 (Sept. 1986).

5. Portner, D.M. and Hoffman, R.K. Sporicidal Effect of Peracetic Acid Vapor, Applied Microbiology 16 : 1782 - 1785 (1968).

Показано, что стерилизация с использованием пара пероксида водорода имеет несколько преимуществ по сравнению с другими способами химической стерилизации (см. , например, патент США NN 4169123 и 4169124), а комбинация пероксида водорода с плазмой обеспечивает дополнительные преимущества, раскрываемые в патенте США 4643876, выданному 17 февраля 1987. Jacobs et al. Согласно этим патентам, пар пероксида водорода генерируется из водного раствора пероксида водорода, который обеспечивает присутствие влаги в данной системе. Эти данные, наряду с данными, суммированными в таблице 1, указывают на то, что для пероксида водорода, чтобы быть эффективным или демонстрировать максимальную спорицидную активность в паровой фазе, требуется влага. Однако использование водных растворов пероксида водорода для генерирования пара пероксида водорода для стерилизации вызывает ряд проблем. При более высоких давлениях, таком как атмосферное давление, избыточная вода в системе может вызвать конденсацию. Таким образом, следует уменьшить относительную влажность в кожухе для стерилизации до введения водяного пара пероксида водорода.

Стерилизация изделий, содержащих диффузионно-ограниченные области, такие как длинные узкие люмены, заключается в специальном введении пара пероксида водорода, который генерируется из водного раствора пероксида водорода, поскольку: 1. Вода имеет более высокое давление пара, чем пероксид водорода, и должна испаряться быстрее, чем пероксид водорода, из водного раствора.

2. Вода имеет более низкую молекулярную массу, чем пероксид водорода, и должна диффундировать в состоянии пара быстрее, чем пероксид водорода.

Вследствие этого, когда испаряется водный раствор пероксида водорода, вода достигает деталей, подвергаемый стерилизации, первой и более высокой концентрации. Поэтому водяной пар становится барьером для проникновения пара пероксида водорода в диффузионно-ограниченные области, такие как маленькие щели и длинные узкие люмены. Проблему нельзя решить путем удаления воды из водного раствора и использования более концентрированного пероксида водорода, поскольку концентрированные растворы пероксида водорода, т.е. выше, чем 65% по весу, могут быть опасными вследствие окисляющей природы раствора.

Два патента, патент США 4642165 и патент США 4744951, выданные Bier and Cumming et al соответственно, посвящены решению этой проблемы. Bier попытался решить эту проблему путем дозирования малых приращений раствора пероксида водорода на нагреваемую поверхность, чтобы гарантировать, что каждое приращение испарялось до добавления следующего приращения. Это позволяет устранить различие в давлении пара и летучести между пероксидом водорода и водой, но это не устраняет тот факт, что вода диффундирует быстрее, чем пероксид водорода в состоянии пара.

Cumming et al описывает способ концентрирования пероксида водорода из относительно разбавленного раствора пероксида водорода и воды и подачи концентрированного пероксида водорода в форме пара в камеру стерилизации. Способ включает испарение основной части воды из раствора и удаление водяного пара, полученного до инъецирования пара концентрированного пероксида водорода в камеру для стерилизации. Для пероксида водорода предпочтительной является область концентраций от 50% до 80% по весу. Этот способ имеет недостаток, связанный с работой с растворами, которые находятся в опасной области: т.е. выше, чем 65% пероксид водорода, и также не удаляет всю воду из парового состояния. Поскольку вода все еще присутствует в растворе, она будет испаряться первой, диффундировать быстрее и достигать предметов, подлежащих стерилизации первой. Это действие должно быть особенно заметным для длинных узких люменов.

В патенте США 4943414, озаглавленном "Method for Vapor Sterilization of Articles Having Lumens" и выданном Jacobs et al., описывает способ, в котором сосуд, содержащий небольшое количество раствора жидкого стериланта, способного к парообразованию, присоединяют к люмену, и стерилант испаряется и течет непосредственно в канал изделия, по мере того как давление уменьшается во время цикла стерилизации. Эта система имеет преимущество, заключающееся в том, что вода и пар пероксида водорода проходят через люмен благодаря разнице давления, которая существует, увеличивая скорость стерилизации люменов, но этот способ имеет недостаток, заключающийся в том, что требуется сосуд, который следует прикрепить к каждому люмену, подлежащему стерилизации. Кроме того, вода испаряется быстрее и предшествует пару пероксида водорода в люмене.

Merianos раскрывает в патенте США N 5008106, что в основном безводный комплекс PVP и H2O2 используется для уменьшения содержания микробов на поверхностях. Комплекс, в форме тонкого белого порошка, используют для получения противомикробных растворов, гелей, мазей и т.п. Его можно применять для металлической сетки, тампонов из хлопка, губчатых материалов и т.п. H2O2 освобождается при контакте с водой, присутствующей на поверхностях, содержащих микроорганизмы. Таким образом, этот способ также требует присутствия влаги для осуществления стерилизации.

Nikolskaya et al. раскрывает в патенте СССР N 1681860, что поверхности могут быть обеззаражены, хотя необязательно стерилизованы, используя пероксогидрат фторида аммония (NH4F, H2O2). Однако этот неорганический пероксидный комплекс обеспечивает обеззараживание только внутри очень узкого диапазона температур 70-86oC. Даже внутри этого диапазона время обеззараживания достаточно продолжительно, требующее, по крайней мере, двух часов. Кроме того, известно, что фторид аммония разлагается до аммиака и фтористоводородной кислоты при температурах выше 40oC. Вследствие своей токсичности и реакционноспособности, фтористоводородная кислота нежелательна для большинства систем стерилизации. Однако Nikolskaya et al. указывает на то, что несмотря на 90% выделение пероксида водорода при 60oC, NH4FH2O2 неэффективен при обеззараживании поверхностей при этой температуре. Таким образом, по-видимому, существует фактор, помимо пероксида водорода, ответственный за обеззараживание.

Пероксид водорода способен образовывать комплексы как с органическими, так и неорганическими соединениями. Связывание в этих комплексах приписывают образованию водородной связи между функциональными группами, обогащенными электронами, в комплексующем соединении, и пероксидом водорода. Комплексы используют в коммерческих и промышленных применениях, таких как отбеливающие агенты, дезинфицирующие средства, стерилизующие средства, окисляющие реагенты в органических синтезах, и катализаторы для свободно-радикально-инициируемых реакций полимеризации.

Обычно, эти типы соединений получают путем кристаллизации комплекса из водного раствора. Например, комплекс мочевина-пероксид водорода был получен Lu, Hughes, and Giguere (J. Amer. Chem. Soc. 63 (1) : 1507 - 1513 (1941)) в жидкой фазе путем добавления раствора мочевины к раствору пероксида водорода и осуществления кристаллизации комплекса при соответствующих условиях. Gates et al. (Патент США N 2986448) получил комплекс карбонат натрия - пероксид водорода путем обработки насыщенного водного раствора Na2CO3 раствором от 50 до 90% H2O2 в закрытой циклической системе при от 0 до 5oC в течение от 4 до 12 часов. Совсем недавно, Hall et al. (патент США N 3870783) получил комплекс карбонат натрия - пероксид водорода путем взаимодействия водных растворов пероксида водорода и карбоната натрия в ванне или непрерывном катализаторе. Кристаллы отделяют путем фильтрации или центрифугирования и жидкости используют для получения еще раствора карбоната натрия. Эти методы работают хорошо для пероксидных комплексов, которые образуют стабильные, кристаллические сыпучие продукты из водного раствора.

Shiraeff (патенты США NN 3376110 и 3480557) раскрывает получение комплекса пероксида водорода с полимерным N-винилгетероциклическим соединением (PVP) из водного раствора. Полученные комплексы содержали переменные количества пероксида водорода и значительные количества воды. Merianos в патенте США N 5008093 сообщает о том, что сыпучие, стабильные в основном безводные комплексы PVP и H2O2 могут быть получены путем взаимодействия суспензии PVP и раствора H2O2 в безводном органическом растворителе, подобном этилацетату. Совсем недавно, Biss (патент США N 5077047) раскрывает коммерческий способ получения продукта PVP-пероксида водорода путем добавления тонко разделенных капель от 30% до 80% по весу водного раствора пероксида водорода к флюидизированному слою PVP, поддерживаемому при температуре окружающей среды до 60oC. Установлено, что полученный продукт является стабильным, в основном безводным, сыпучим порошком с концентрацией пероксида водорода от 15 до 24%.

Moschner, et al. (патент США N 5030380) получил твердый полимерный комплекс с пероксидом водорода путем сначала образования комплекса в водном растворе и затем сушки реакционного продукта под вакуумом или высушиванием распылением при температуре, достаточно низкой для того, чтобы предотвратить термическую деградацию продукта.

Все эти способы получения комплексов пероксида водорода предшествующего уровня техники используют растворы пероксида водорода. Либо комплекс образуется в растворе, содержащем пероксид водорода, либо капли раствора пероксида водорода распыляют на флюидизированный слой реагента.

Реакция в паровой фазе и газовой фазе являются хорошо известными способами синтеза. Например, Roetheli (патент США N 2812244) раскрывает твердо-газовый способ дегидрирования, термического крекинга, деметанилирования, Fujimoto et al. (Journal of Catalysis, 133 : 370 - 382 (1992) раскрывает парофазное карбонилирование метанола. Zellers et al. (Analytical Chemistry, 62 : 1222 - 1227 (1990) описывает взаимодействие паров стирола с квадратно-планарным платиноорганическим комплексом. Однако эти паро- и газофазные реакции не используют для получения комплексов пероксида водорода.

Одним из аспектов настоящего изобретения является устройство для стерилизации изделия с помощью пероксида водорода. Устройство включает контейнер для удерживания изделия, подлежащего стерилизации, и источник пара пероксида водорода, расположенный внутри контейнера. Источник включает в основном неводный органический комплекс пероксида водорода, и он выполнен таким образом, что пар может контактировать с изделием, осуществляя стерилизацию. В одном варианте воплощения изобретения, контейнер может включать барьер, способный пропускать газы. Используемый комплекс может быть любым из ряда органических комплексов пероксида водорода, таких как мочевина-пероксидный комплекс, поливинилпирролидон-пероксидный комплекс, найлон 6-пероксидный комплекс или 1,3-диметилмочевина-пероксидный комплекс. В некоторых вариантах воплощения изобретения, комплекс является нестабильным в вакууме, такой как глицин ангидрид-пероксидный комплекс. Устройство может также включать нагреватель, расположенный внутри контейнера, при помощи которого комплекс помещают на нагреватель и нагревают, чтобы облегчить выделение пара из комплекса. Устройство в некоторых вариантах воплощения изобретения включает кожух, расположенный снаружи контейнера, в который помещают комплекс, и вход, обеспечивающий газовую связь между контейнером и кожухом, такую что пар, выделяемый из комплекса, движется в направлении входа и в контейнер для осуществления стерилизации. В других некоторых вариантах воплощения изобретения, устройство включает перекрываемый вентиль, расположенный у входа, так что когда вентиль закрыт, кожух изолирован от контейнера. Устройство может также включать вакуумный насос в газовой линии с контейнером для вакуумирования контейнера. Вакуумный насос в газовой линии с контейнером в кожухе может также включаться, наряду с перекрываемым вентилем, расположенным между насосом и контейнером, и между насосом и кожухом, и между кожухом и контейнером, так что кожух и контейнер могут быть вакуумированы независимо или одновременно. Может быть также включен электрод внутри контейнера для генерирования плазмы вокруг изделия. В предпочтительном варианте воплощения изобретения комплекс представляет собой твердую фазу. Устройство может включать нагреватель, приспособленный для нагревания указанного комплекса.

Другим аспектом настоящего изобретения является способ стерилизации изделия паром пероксида водорода. Этот способ включает стадию помещения изделия в контейнер и стадию контактирования изделия с паром пероксида водорода, выделяемого из в основном неводного органического комплекса пероксида водорода, для контакта и стабилизации изделия. В одном предпочтительном варианте воплощения изобретения, пар выделяется из комплекса, имеющего не более чем около 10% воды. Комплекс может быть нагрет для облегчения выделения пара из комплекса. Произвольно, можно использовать пульсацию давления для усиления стерилизации. В некоторых вариантах воплощения изобретения, контейнер вакуумируют до введения пара в контейнер. Способ может также включать стадию генерирования плазмы в контейнере после введения пара в контейнер.

Следующим аспектом настоящего изобретения является разработка способа стерилизации изделия плазмой пероксида водорода. Этот способ включает помещение изделия в контейнер, контактирование изделия с паром пероксида водорода, выделяемом из в основном неводного органического комплекса пероксида водорода, для контакта с изделием, генерирование плазмы внутри контейнера вокруг изделия и поддержание изделия в плазме в течение времени, достаточного для осуществления стерилизации изделия и/или удаления остаточного пероксида водорода из изделия. В одном варианте воплощения изобретения, пероксидная обработка происходит в одном сосуде, а плазменная обработка - в другом.

Очередным аспектом настоящего изобретения является также способ стерилизации изделия плазмой пероксида водорода. Этот способ включает помещение изделия внутрь контейнера, контактирование изделия с паром пероксида водорода, выделяемым из в основном неводного органического комплекса пероксида водорода, для контакта с изделием, генерирование плазмы в месте, которое расположено вне изделия, течение плазмы в контейнер, который содержит изделие, и выдерживание изделия в плазме в течение времени, достаточном для осуществления стерилизации изделия и/или удаления остаточного пероксида водорода из изделия. Обработку плазмой можно проводить либо в той же самой камере, либо в другой камере, чем та камера, в которой происходит пероксидная обработка.

Дополнительным объектом настоящего изобретения является способ стерилизации изделия пероксидом водорода, который включает помещение изделия в кожух, содержащий в основном неводный комплекс пероксида водорода, герметизацию кожуха и выдерживание кожуха при около атмосферном давлении и при температуре ниже около 70oC, более предпочтительно ниже около 40oC, в течение времени, достаточном для выделения в основном неводного пара пероксида водорода из комплекса, осуществляя тем самым стерилизацию изделия. Кожух может быть выдержан при давлении меньшем, чем атмосферное давление, и/или нагрет до температуры более чем 23oC для облегчения выделения пара. Кожух может представлять собой мешок, контейнер, камеру или комнату. Комплекс пероксида водорода может быть в виде порошка или таблетки. Стадия герметизации может включать герметизацию кожуха с помощью газопроницаемого материала, такого как TYVEKTM, CSP обертка или бумага.

Другой аспект изобретения относится к герметизированному кожуху, содержащему стерильный продукт и в основном неводный комплекс пероксида водорода, способный выделять пар пероксида водорода.

Очередной аспект изобретения относится к способу стерилизации с помощью пероксида водорода изделия, имеющего экстерьер и узкий люмен в нем. Этот способ включает присоединение сосуда, содержащего в основном неводный комплекс пероксида водорода, к люмену изделия, помещение изделия внутрь контейнера, вакуумирование контейнера и контактирование люмена изделия с паром пероксида водорода, выделяемом из в основном неводного комплекса пероксида водорода, при температуре менее чем около 70oC. В предпочтительном варианте осуществления изобретения способ может также включать контактирование экстерьера изделия со вторым источником стериланта, таким как стерилант, который выделяет пар пероксида водорода. Этот пар пероксида водорода от второго источника стериланта может выделяться из второго в основном неводного комплекса пероксида водорода. В этом варианте воплощения изобретения, второй в основном неводный комплекс пероксида водорода может быть тем же самым или другим комплексом, таким как комплекс пероксида водорода, упоминаемый в стадии присоединения. Способ может также включать генерирование плазмы внутри контейнера, окружая изделие, и выдерживание изделия в плазме в течение времени, достаточном для осуществления стерилизации изделия. Далее, способ может включать генерирование плазмы внутри контейнера, для того чтобы окружить изделие, и выдерживание изделия в плазме в течение времени, достаточном для удаления остаточного пероксида водорода из изделия.

Следующий аспект настоящего изобретения относится к способу получения в основном неводного комплекса пероксида водорода. Этот способ включает стадии (а) вакуумирования камеры, которая содержит вещество, и (b) введение пара пероксида водорода в камеру, посредством чего пар пероксида водорода реагирует с веществом, образуя комплекс. Вещество может представлять собой спирт, простой эфир, кетон, кислоту, аминокислоту, сложный эфир, органическую соль, амин, амид, мочевину, биурет, полиамид, карбонат щелочного металла, гидроксид или тетранатрий пирофосфат. К некоторым особенно предпочтительным веществам относятся поли(виниловый)спирт), поли(винил метиловый эфир), поли(винил метил кетон), поли(акриловая кислота), глицин, L-гистидин, поли(винилацетат), ацетат целлюлозы, альгинат натрия, сульфат целлюлозы (натриевая соль), гистамин, глицин ангидрид, пропионамид, полиакриламид, поливинилпирролидон, поли(4-винилпиридин), найлон 6, пленка найлона 6,6, полиэфирполиуретан, карбонат натрия, карбонат калия, карбонат рубидия, бикарбонат натрия, гидроксид кальция и 1,3-диметилмочевина. В некоторых вариантах воплощения изобретения, пар пероксида водорода является в основном безводным.

К дополнительным аспектам настоящего изобретения относится комплекс поли(виниловый спирт)-пероксид водорода, комплекс поли(винил метиловый эфир)-пероксид водорода, комплекс поли(винил метилкетон)-пероксид водорода, комплекс поли(акриловая кислота)-пероксид водорода, комплекс поли(винилацетат)-пероксид водорода, комплекс ацетат целлюлозы-пероксид водорода, комплекс альгинат натрия-пероксид водорода, комплекс сульфат целлюлозы, натриевая соль, пероксид водорода, комплекс глицин-пероксид водорода, комплекс поли(4-винилпиридин)-пероксид водорода, комплекс гистамин-пероксид водорода, комплекс пропионамид-пероксид водорода, комплекс 1,3-диметилмочевина-пероксид водорода, комплекс биурет-пероксид водорода, комплекс полиакриламид-пероксид водорода, комплекс найлон 6-пероксид водорода, комплекс пленка найлона 6,6-пероксид водорода, комплекс полиэфирполиуретан-пероксид водорода и комплекс карбонат рубидия-пероксид водорода.

Другим аспектом изобретения является способ стерилизации паром пероксида водорода изделия, в котором изделие помещают в контейнер, и затем это изделие приводят в контакт с паром пероксида водорода для стерилизации изделия. В этом аспекте изобретения, пар выделяется из в основном неводного комплекса пероксида водорода, который не разлагается с выделением гидрогалоидной кислоты. Гидрогалоидная кислота определена здесь как кислота, состоящая из атома водорода и атома галоида, такая как HCl, HF, HBr и т.д.

Фиг. 1 представляет собой схему устройства для стерилизации паром настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схему устройства для стерилизации паром настоящего изобретения, которое включает электрод, который произвольно используют для генерации плазмы.

Фиг. 3A представляет собой схему устройства, которое может быть использовано для нагревания пероксидных комплексов.

Фиг. 3B представляет собой схему предпочтительного контейнера для удержания источника пероксида для стерилизации, согласно данному изобретению.

Фиг. 4 представляет собой график выделения пара пероксида водорода из вакуумированного комплекса пероксида водорода.

В стерилизаторах с пероксидом водорода, которые использовали в прошлом, неизменно использовали водный раствор пероксида водорода как источник стериланта. Эти стерилизаторы имеют недостатки, вызванные присутствием воды в системе. При более высоком давлении, таком как атмосферное давление, избыток воды в системе может вызвать конденсацию. Это требует проведения экстрастадии для уменьшения относительной влажности атмосферы в кожухе, подвергаемом стерилизации, до приемлемого уровня, перед тем как вводить водный пар пероксида водорода. Эти стерилизаторы имеют также недостатки, вызванные теми фактами, что вода, имеющая более высокое давление пара, испаряется более быстро, чем пероксид водорода из водного раствора; и вода, имеющая более низкую молекулярную массу, диффундирует быстрее, чем пероксид водорода. Когда медицинское устройство или подобное ему помещают в стерилизатор, первоначальный стерилант из источника пероксида водорода, который достигает устройства, является разбавленным в сравнении с концентрацией источника. Разбавленный стерилант может быть барьером для стериланта, который прибывает позднее, в частности, если устройство, подлежащее стерилизации, представляет собой изделие такое, как эндоскоп, который имеет узкие люмены. Использование концентрированного раствора пероксида водорода в качестве источника в попытке преодолеть эти недостатки является неудовлетворительным, потому что такие растворы являются опасными.

В настоящем изобретении, недостатки стерилизаторов с пероксидом водорода предшествующего уровня техники преодолевают путем использования в основном неводного (т.е. в основном безводного) источника пероксида водорода, который выделяет пар в основном неводного пероксида водорода. В предпочтительном варианте воплощения изобретения, пар в основном неводного пероксида водорода получают прямо из в основном неводного комплекса пероксида водорода. Однако пар в основном неводного пероксида водорода может быть также генерирован из водного комплекса, который получают во время выпаривания для удаления воды, например, с помощью вакуумирования. Так, при проведении способа настоящего изобретения, в случае когда используют водный комплекс пероксида водорода, этот водный комплекс превращают в основном в неводный комплекс пероксида водорода. Предпочтительно в основном неводные комплексы пероксида водорода содержат менее чем около 20% воды, более предпочтительно не более чем около 10% воды, еще более предпочтительно не более чем около 5% воды и наиболее предпочтительно не более чем около 2% воды.

Как видно из предусмотренных выше предпочтительных процентных содержаний воды в в основном неводных комплексах пероксида водорода, используемых в настоящем изобретении, наиболее предпочтительными являются в основном свободные от воды комплекс пероксида водорода и пероксидный пар, генерируемый из него. Тем не менее, как также видно из этих чертежей, некоторое количество воды может присутствовать в системе. Некоторое количество этой воды может получаться при разложении пероксида водорода с образованием воды и кислорода в качестве побочных продуктов, и может происходить частичное водородное связывание этой воды в комплексе.

Влияние воды было определено в серии испытаний, когда камеру для стерилизации выдерживали при различных относительных влажностях. Условия испытаний были такими, как описано в примере 1, ниже, когда споры помещали на пластины из нержавеющей стали в 3 мм x 50 см люмены нержавеющей стали. Как показано в таблице 2, в условиях испытаний, 5% относительная влажность не оказывает влияния на эффективность, а 10% относительная влажность уменьшает скорость стерилизации. Этот пример показывает, что небольшие количество влаги допустимы в данной системе, когда пероксид водорода генерируется из неводного пероксидного комплекса и присутствие воды в системе можно преодолеть при помощи увеличения времени экспозиции.

Основным критерием для вещества источника пероксида водорода является взаимосвязь между его стабильностью и скоростью испарения пероксида водорода как функции температуры и давления. В зависимости от параметров процесса стерилизации, например давление, температура и т.д., более высокая или более низкая скорость испарения пероксида может быть предпочтительной, и нагревание источника пероксида может потребоваться, а может и не потребоваться. Потребность в нагревании пероксидного комплекса зависит от давления пара комплекса. Некоторые пероксидные комплексы имеют достаточно высокое давление пара, такое, что значительное количество пара пероксида водорода может выделиться без нагревания комплекса. В общем нагревание комплекса повышает давление пара пероксида водорода и ускоряет выделение пероксида водорода из комплекса.

Чтобы обеспечить желаемую высокую скорость испарения, источник должен предпочтительно иметь большую площадь поверхности. Так, источник может представлять собой тонкий порошок или покрытие на материале, который имеет большую площадь поверхности. Конечно, безопасность, доступность, стоимость материала также являются важными критериями. Было оценено выделение пероксида водорода из комплексов пероксида водорода с мочевиной, поливинилпирролидоном, найлоном-6, глицин ангидридом и 1,3-диметилмочевиной. Комплексы пероксида водорода с мочевиной, поливинилпирролидоном, найлоном-6 и глицин ангидридом представляют собой твердые вещества. 1,3-диметилмочевина-пероксидный комплекс является жидкостью. 1,3-диметилмочевина-пероксидный комплекс менее стабильный комплекс при пониженном давлении, чем другие изученные комплексы, и в условиях вакуума большая часть пероксида водорода может выделиться из комплекса без надобности дополнительного нагревания. Комплекс мочевина-пероксид водорода доступен в таблеточной форме от Fluka Chemical Corp., Ronkonkoma, N 4 и в форме порошка от Aldrich Chemical Ca, Milwaukеe, WI. Этот комплекс известен как мочевина пероксид, комплекс мочевина-пероксид водорода, пероксидная мочевина, пероксид мочевиновый аддукт, мочевина пероксидный аддукт, перкарбамид, карбамид пергидрат и карбамид пероксид. Используемый здесь термин "пероксид мочевины" распространяется на все вышеприведенные термины.

Комплекс поливинилпирролидон-пероксид водорода (PVP H2O2) может быть получен по способу, раскрытому в International Application Pub. N WO 92/17158 (публикации Международной заявки N WO 92/17158). Альтернативно, комплексы с PVP, с найлоном-6, с 1,3-диметилмочевиной и с глицин ангидрином, так же как и с другими органическими и неорганическими соединениями, могут быть получены по способу, раскрытому подробно ниже.

Достижение приемлемых скоростей испарения безводного пероксидного пара до источника можно облегчить с помощью повышенных температур и/или с помощью пониженного давления. Так, нагреватель для пероксидного источника и/или вакуумный насос для вакуумирования стерилизационной камеры предпочтительно представляют собой часть стерилизатора. Предпочтительно, источник покрывают слоем газопроницаемого материала, таким как TYVEKTM нетканое полиэтиленовое волокно, нетканый полипропилен, такой как SPUNGUARDTM, или подобным материалом, который позволяет пероксидному пару проходить, но не позволяет проходить веществу, комплексующему пероксид. Перфорированный алюминий или другой приемлемый перфорированный материал может быть также использован в качестве покрытия.

Чертеж 3A представляет устройство 80, которое может быть использовано для определения выделения пероксида водорода из комплексов пероксида водорода в условиях различных температур. В этом устройстве, алюминиевая ванночка 90 покрыта газопроницаемым слоем 92, таким как слой медицинского сорта TYVEKTM. Ванночку 90 помещают сверху нагреваемой подкладки 94, которую помещают в ванночку из пирекса 96. Термопарный термометр 98 помещают снаружи ванночки 90 приблизительно в 1 см от ее дна.

На фиг. 3B представлен предпочтительный контейнер 99 для удерживания пероксидного источника. Контейнер 99 включает металлическую тарелку 100, например алюминиевую тарелку, с необязательно прикрепленным нагревателем, используемым для нагревания твердого пероксидного комплекса. Регулятор температуры 101, такой как термометр, может быть помещен на тарелке 100 для контроля температуры. Пероксидный комплекс размещают непосредственно на тарелке 100. Альтернативно, для того чтобы обеспечить равномерное нагревание всего пероксидного комплекса, пероксидный комплекс можно разместить между одним или более алюминиевыми экранами 102, 104, расположенными сверху тарелки 100. Алюминиевые экраны 102, 104 обеспечивают более высокую площадь поверхности и одинаковое нагревание комплекса, когда требуется использовать комплекс в большем количестве. Пероксидный комплекс, или экран, или экраны 102, 104 затем покрывают газопроницаемым слоем 106, таким как слой медицинского сорта TYVEKTM или SPUNGUARDTM, так, чтобы пероксид водорода, выделяемый из комплекса, проходил через покрытие 106 перед диффузией в остальную часть камеры. Перфорированную алюминиевую тарелку 108 произвольно располагают сверху "TYVEKTM" или "SPUNGUARD" слоя 106, чтобы обеспечить давление, которое удерживает комплекс в контакте с нагреваемой тарелкой 100, и чтобы гарантировать одинаковое нагревание пероксидного комплекса.

Только что описанное устройство обеспечивает равномерное нагревание комплекса, что приводит к повышенному количеству пара пероксид водорода, способному выделиться из пероксидного комплекса.

Фиг. 1 изображает схему устройства стерилизации паром пероксида водорода настоящего изобретения. Камера 10 удерживает изделие 12, которое подлежит стерилизации, и которое, для удобства, помещают на полку 14. Дверца 16 обеспечивает доступ во внутреннюю часть камеры. Неводный источник пероксида водорода 18 изображен на дополнительном нагревателе 20, который контролируется при помощи регулятора температуры 22. Концентрацию пероксида можно контролировать при помощи дополнительного монитора 24. При необходимости, камеру 10 можно вакуумировать, используя насос 26; однако стерилизацию можно проводить и при атмосферном давлении.

Контейнер, который удерживает изделия, подлежащие стерилизации, может быть обычной камерой для стерилизации, которую вакуумируют, или он не может быть контейнером (или комнатой) при атмосферном давлении.

Время, необходимое для стерилизации изделий, зависит от природы, количества и упаковки изделий и их размещения в камере. Альтернативно, это может быть камера сама по себе (или целая комната), которая подлежит стерилизации. В любом случае, оптимальные времена стерилизации могут быть определены эмпирически.

Использование пульсации давления для улучшения проникновения и повышения противомикробной активности стерилизующих газов, что хорошо известно в области стерилизации, может быть также применено к способу с неводным пероксидом водорода. Как детально описано ниже, плазма может быть также использована для дополнительного повышения активности.

По завершении способа стерилизации избыток пероксида водорода может быть удален из устройств, которые имеют сродство к пероксиду, путем замещения воздухом, вводимым в контакт с устройствами. Это может быть осуществлено путем пропускания теплого воздуха через устройства в течение продолжительного времени или путем вакуумирования камеры.

Изделия, которые прежде были стерилизованы путем воздействия паром пероксида водорода, могут быть также экспонированы в плазме для удаления остаточного пероксида водорода, который мог остаться на изделиях. Поскольку пероксид водорода разлагается на нетоксичные продукты во время обработки плазмой, стерилизуемые изделия можно использовать без необходимости в каких-либо дополнительных стадиях.

Желательно изолировать пероксидный источник от стерилизатора после того, как выделится пероксидный пар, для того чтобы избежать повторной абсорбции пара или, когда используют плазму, чтобы избежать воздействия плазмы на источник. Изолирование также полезно, когда используемый комплекс нестабилен под вакуумом. Изолирование можно осуществить, используя вентили или другие устройства, хорошо известные в данной области техники.

На фиг. 2 изображена схема системы стерилизации плазмой пероксида водорода настоящего изобретения. Стерилизацию можно выполнить с или без использования плазмы. Плазму можно использовать для повышения спорицидной активности пероксида пара и/или для удаления какого-либо остаточного пероксида водорода, оставшегося на стерилизованных изделиях.