CN102348470A - 灭菌方法 - Google Patents

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Abstract

通过聚焦于二氧化氮在包括氮氧化物的其它灭菌气体当中表现出增强的灭菌作用这一事实，完成本发明，以提供灭菌方法，通过使用5,000ppm或以上的高浓度NO2气体，该方法可适用于对待灭菌物品例如需要提高可靠性的医疗器械进行灭菌。对容纳待灭菌物品的灭菌室的内部进行加湿，并充入高浓度NO2气体，使灭菌室中的NO2浓度为9至100mg/L。

Description

灭菌方法
技术领域
本发明涉及一种灭菌方法。更具体地，本发明涉及一种在特定的相对湿度下通过引入灭菌室的高浓度NO2气体对待灭菌物品(特别是医疗器械)进行灭菌的方法。
背景技术
传统上已经广泛使用高压蒸汽灭菌(以下简称为“AC”)和环氧乙烷气体灭菌(以下简称为“EOG灭菌”)作为医疗器械的灭菌方法。
AC是使待灭菌物品暴露于约135℃的高温下的灭菌方法，并已广泛用于由例如玻璃材料制成的医疗器械。然而，由于灭菌在高温条件下进行，存在以下缺点：对待灭菌物品存在限制。例如，存在以下问题：热不稳定的物质例如塑料不能通过AC灭菌。
另一方面，EOG灭菌可用于塑料，因其可在70℃或以下的较低温度下进行。然而，由于其毒性和爆炸的风险，存在以下缺点：需要将EOG安全地储存，使其不会造成与卫生和安全相关的问题，并且操作时需要特别小心。此外，通过管道将EOG从罐体(瓶体)供应到灭菌装置中时，需要通过测量瓶体重量来持续监测重量减少的发生，以防止从例如管道的意外泄露。
除了这些灭菌方法，采用过氧化氢(以下简称为“H2O2”)的灭菌方法也得以使用。相比于EOG，过氧化氢易于使用和管理，并且从安全的角度而言是有用的。但是，由于过氧化氢以水溶液的形式使用，其对于例如管道内部的精细部位的渗透性不如AC或EOG灭菌。
作为AC或EOG灭菌的替代方法，如日本未经审查的专利公开第240864/1988号所示，采用高浓度臭氧(以下简称为O3)的灭菌方法也得以使用，其中通过在位于臭氧罐下游、臭氧发生器上游的位置处设置循环泵，并使臭氧通过其中循环，从而产生高浓度的臭氧。在该方法中，优点在于臭氧的产生和使用后的臭氧分解都很简单。但是，存在以下缺点：高浓度臭氧是爆炸性的，并对塑料造成实质性损伤。
作为与上述各种灭菌方法相比没有爆炸危险的灭菌方法，已提出一种采用氮氧化物(以下简称为“NOx”)的灭菌方法。在日本未经审查的专利公开第162276/1983号的方法中，例如，使用通过对氧气和氮气的气体混合物进行等离子体处理而获得的气体混合物，用以对例如食物表面上的大肠杆菌进行灭菌。在该方法中，通过对从氧气瓶和氮气瓶引入的气体混合物进行等离子体处理来制备氮氧化物和臭氧的气体混合物。将制得的气体混合物喷在食物表面上，以对表面上存在的大肠杆菌进行灭菌。因为该灭菌过程可以在温和的温度下进行，存在以下优点：该方法可用于多种待灭菌物品，且不需要储存灭菌气体，因为氮氧化物是按需产生的。
发明内容
然而，在日本未经审查的专利公开第162276/1983号的灭菌装置中，通过所谓的“单程”(single pass)——对氧气和氮气的气体混合物的单次等离子体处理来制备氮氧化物。此外，在开放空间中将氮氧化物喷到食物表面，处理后的氮氧化物直接释放到大气中。结果，含有氮氧化物的灭菌气体的浓度最多在若干ppm的数量级，可用于对大肠杆菌进行灭菌的程度(且仅对于食物表面上存在的大肠杆菌进行灭菌)。因此，存在以下问题：该方法绝不能用于要求可靠性提高的高水准灭菌(例如，附有微生物的医疗器械；更具体地，例如剪刀之间和管子内部的细微处的灭菌)。
鉴于上述问题提供本发明。聚焦于二氧化氮(以下简称为“NO2”)在包括氮氧化物的其它灭菌气体中表现出增强的灭菌作用这一事实，本发明的目的在于提供灭菌方法，通过采用例如5,000ppm或以上的高浓度NO2气体，该灭菌方法可适当用于对待灭菌物品例如可靠性要求提高的医疗器械进行灭菌。
根据本发明的灭菌方法包括对容纳待灭菌物品的灭菌室的内部进行加湿，以及填充高浓度NO2气体，以在灭菌室中得到9至100mg/L的NO2浓度。
优选地，对灭菌室的内部进行加湿，以得到10至90％R.H.的相对湿度。
优选地，在灭菌室中设置有用于加湿的加湿装置，并且在用加湿装置进行加湿之后向灭菌室中填充高浓度NO2气体。
优选地，加湿装置设置成具有与灭菌室连通的蒸发部，和用于对蒸发部进行加热的加热器。
优选地，在灭菌室中设置有排气装置，且在灭菌室内部的压力降低到0.01KPa至1KPa(绝对压力)之后进行加湿或者向灭菌室中填充高浓度NO2气体。
优选地，通过用等离子体发生器将包括氮气和氧气的气体混合物置换(displace)成等离子体状态而产生高浓度NO2气体。
优选地，多次填充高浓度NO2气体，以逐渐提高灭菌室中NO2分子的数量和内压。
优选地，在完成高浓度NO2的填充时，外界大气压与灭菌室中压力的压力差为-1KPa至-95KPa(相对压力)。
优选地，填充有高浓度NO2气体的灭菌室内部的环境温度保持为10至90℃。
优选地，将具有1至4mm内径的窄开口的待灭菌物品放置于灭菌室中10至480分钟，其中对灭菌室进行加湿，以达到10至90％R.H.的相对湿度，并将其用高浓度NO2气体填充，以在室中得到9至100mg/L的NO2浓度。
优选地，将具有交叉相对表面(crossover opposing surfaces)的待灭菌物放置于灭菌室中10至480分钟，其中对灭菌室进行加湿，以达到10至90％R.H.的相对湿度，并将其用高浓度NO2气体填充，以在室中得到9至100mg/L的NO2浓度。
附图说明
图1为说明根据本发明实施方式的灭菌室和待灭菌物品的示意性视图。
图2为说明根据本发明实施方式的供气系统的示意性视图。
图3为本发明实施例1-1所用的SCBI的图形。
图4为本发明实施例5-1所用管子的图。
图5为本发明实施例5-1所用管子的视图。
图6为本发明实施例10-1所用的剪刀的图。
图7为本发明实施例11-1所用的医用钳(forceps)的图。
图8为本发明实施例12-1所用的医用钳的图。
图9为说明本发明实施例13-1所用的灭菌室的示意性视图。
具体实施方式
以下参考附图中图式的实施例描述本发明的实施方式。本发明的灭菌方法特征在于，对容纳待灭菌物品的灭菌室2的内部进行加湿，并向其中充入高浓度NO2，使得灭菌室2中的NO2浓度提高到9至100mg/L。
如图1和2所示，对于待灭菌物品1，主要意指医疗器械，例如具有内径约1至4mm的窄开口的管子和附着有微生物的手术刀或手术剪。此外，这些待灭菌物品1可以提供成以下状态以便灭菌：将该物品容纳于部分由无纺透气的材料制成的聚乙烯袋中。
灭菌室2包括用于装/卸待灭菌物品1的开口3、能够将开口3密封的屏蔽门4、和用于导入高浓度NO2气体的供气口5。在屏蔽门4的外周设置有用于保障密封性能的密封材料6。对于本实施方式的密封材料6，从气密性和耐腐蚀性的角度而言采用含氟的弹性体。优选地，当屏蔽门4设置有以下联锁(interlock)时安全性得到改善：在根据NO2传感器的检测，灭菌室2中的NO2气体浓度等于或高于对人体有害的水平的情况下，上述联锁不允许打开该门。
在本实施方式中，灭菌室2具有矩形盒的形状，但其也可具有球形或圆柱形的形状。该室的内部容积优选为约10至500L，更优选约20至300L，且最优选为约40至200L。在容积小于10L的情况下，细长的医疗器械例如医用钳可能不适合。另一方面，在容积大于500L的情况下，整个装置的尺寸增大，使得该装置可能大于例如门开口和电梯的宽度，致使该装置可能难以移动。本实施方式的灭菌室2的内部容积为150L。该室使用不会被NO2或硝酸腐蚀的例如不锈钢、镍铬合金或不饱和聚酯树脂(FRP)制成，并通过将其固定到基座(未显示)上而被稳定支撑。
通过将本实施方式的灭菌室2设置成例如医疗器械用的灭菌装置7的主体部来说明该灭菌室。除了灭菌室2之外，灭菌装置7设置成具有用于控制灭菌室2中的湿度的加湿装置10、用于控制灭菌室2中的温度的控温装置11、和用于分散气体以在灭菌室2中得到均匀的温度分布的循环装置(means)12。而且，将用于从供气口5向灭菌室2的内部供应高浓度NO2气体的供气系统8和用于对灭菌室2进行抽真空的排气装置9与该灭菌装置连接。
排气装置9通过将控制阀V1和泵P与灭菌室2连接而形成。在将以上步骤用过的NO2气体排出的情况下，还需要设置废气处理装置，以使剩余的NO2气体变得无害。在本实施方式中，提供有包括臭氧化发生器和硝酸过滤器的废气处理装置。在该废气处理装置中，臭氧化发生器所产生的臭氧与NO2反应产生五氧化二氮(N2O5)，随后，灭菌室2中产生的五氧化二氮和硝酸被硝酸过滤器所吸附。
通过将蒸发部与灭菌室2连接来设置加湿装置10，该蒸发部包括不锈钢管，围绕该不锈钢管缠绕有电加热器，并且在其上覆盖有绝缘材料。通过用电加热器加热而加热到约50至80℃的蒸发部中填充水，产生蒸汽，将该蒸汽在减压下引入灭菌室2中，以对灭菌室2进行加湿。在本实施方式中，对处于通过抽真空所产生的绝对干燥状态下的灭菌室2进行加湿，使得可以通过用灭菌室2中的压力传感器测量由加湿作用引起的压力增加值，从而准确测定水蒸气的量。通过与测量值相联系，通过控制电加热器的加热水平和要填充的水量来控制灭菌室2的湿度。在本实施方式中，应注意到，不锈钢管中装填有若干个不锈钢珠。通过该设置，优选地热容增加，从而加湿能力增加。
将控温装置11设置成如下方式：橡胶加热器粘附于灭菌室2的外周。通过其上所附的热电偶的信息来控制橡胶加热器的当前值，并且可将灭菌室2的内部控制到例如温度约10-90℃的所需水平。
为了通过减小灭菌室2中的环境温度的差异来抑制温差导致的NO2气体浓度和相对湿度的变化，设置有循环装置12。在本实施方式中，循环装置设置成以下方式：从灭菌室2带出(taken from)的高浓度NO2通过隔膜泵(bellow pump)循环回到灭菌室2中。除此之外，可以利用由控温装置11加热的高浓度NO2气体的对流现象使高浓度NO2气体均匀循环。另外可选地，可以在灭菌室2中设置风扇而使内部温度均匀。
在本实施方式中，供气系统8利用图2所示的高浓度NO2气体发生系统。将高浓度NO2气体发生系统设置成包括腔室14、在路径的下游侧经由管道与腔室14连接的阻流部15、在路径的下游侧经由管道与阻流部15连接的等离子体发生器16、和在路径的下游侧经由管道与等离子体发生器16连接的循环装置13。循环装置13还在路径的上游侧经由管道与腔室14连接，从而由室腔14、阻流部15、等离子体发生器16和循环装置13形成环形的循环路径17。通过运行循环装置13，含有氮气和氧气的气体混合物在循环路径17中循环，以产生NO2。标记A显示进气部，标记D显示气体干燥装置。腔室14还与控制阀V2和泵P以及与排气装置9连接。
本实施方式的腔室14是用于临时储存产生的高浓度NO2气体的气体容器，其经由设置有控制阀V3的供应管与灭菌室2的供气口5连接。腔室14形成为大小是灭菌室2的二分之一至十分之一，在本实施方式中腔室14的体积为40L。气体混合物是包括氮气和氧气的气体，其为用于产生高浓度NO2气体的成份，在本实施方式中使用干燥空气作为气体混合物。
在等离子体发生器16的等离子体发生部中形成强电场。气体混合物的氮和氧通过强电场被激发，从而发生介质击穿(dielectricbreakdown)，并从分子态转变成低温(非平衡等离子体)状态。处于低温状态的气体具有相对于其他处于低温状态或分子状态的其它气体的高反应性。因此，将主要包括氮气和氧气的气体混合物引入等离子体发生部时，其中一部分被转变成例如一氧化氮和二氧化氮的氮氧化物，或转变成臭氧。当循环的气体混合物(NOx气体混合物)通过阻流部15时，其压力降低，因此在等离子体发生器16中，该气体混合物可以更稳定地转变成低温等离子体状态。
1.N2+O2→2NO
2.N2+2O2→2NO2
3.3O2→2O3
应注意，转化比例在式1的情况下是最大。根据式1产生的NO的一部分在等离子体发生部中与处于低温等离子体状态的氧结合，并转化成NO2。
4.2NO+O2→2NO2
通过用循环装置13对由此产生的包括NO2的NOx气体混合物施加压力，使其经循环路径17循环，或者保留在腔室14中。这段时间中，根据式1产生的NO逐步与NOx气体混合物中的氧或者与根据式3产生的臭氧反应，并进一步转化成NO2，如式5和6所示。结果，NO2浓度增加。
5.2NO+O2→2NO2
6.NO+O3→NO2+O2
根据式3产生的臭氧与NOx气体混合物中的氮反应，产生NO。
7.N2+2O3→2NO+2O2
该NO也经式5和6所示的反应转化成NO2。
以这种方式，在通过运行循环装置13使干燥气体混合物在循环路径17中循环的过程中，当经过等离子体发生器16时，通过转变成低温等离子体(非平衡等离子体)状态的氮与氧的反应产生包括NO和NO2的NOx气体混合物。通过与NOx气体混合物中的氧以及与臭氧反应，NO转化成NO2，且NO2浓度逐渐增加。结果，产生NO2浓度为5,000-100,000ppm的高浓度NO2气体。
通过供应管将由此产生的高浓度NO2气体从供气口5供应到灭菌室2。在本说明书中，将通过使气体混合物通过等离子体发生器循环至少一次所产生的包括NOx的气体称作NOx气体混合物。
本实施方式的灭菌方法使用灭菌装置7进行，其特征在于，对容纳待灭菌物品1的灭菌室2的内部进行加湿，并向其中充入高浓度NO2气体，以在灭菌室2中得到9至100mg/L的NO2浓度。具体地，包括以下步骤：
(1)将待灭菌物品1放置在灭菌室2中(放置步骤)，
(2)排出内部的空气，以对灭菌室2的内部进行抽真空(抽真空步骤)，
(3)对灭菌室2的内部进行加湿(加湿步骤)，
(4)通过向灭菌室2中充入高浓度NO2气体进行灭菌(灭菌步骤)，
(5)排出灭菌室2中的高浓度NO2气体(排气步骤)，并
(6)将灭菌室2中经灭菌的物品1取出(取出步骤)。
在放置步骤中，打开灭菌室2的屏蔽门4，并通过将待灭菌物品1从开口3插入内部来放置该物品。为了不妨碍与高浓度NO2气体的接触，可以将待灭菌物品1适当放置于与其形状相应的置物台上。在对多个待灭菌物品1同时灭菌的情况下，可以彼此不重叠的方式设置有搁板，并将物品置于其上。
在抽真空步骤中，通过驱动排气装置的泵P排放出室中的空气，使灭菌室2内的压力降低。通过该减压过程，将待灭菌物品1的例如孔洞的精细和最内部的空气排出。在后面的灭菌步骤中充入高浓度NO2气体时，NO2气体由此迅速进入待灭菌物品1最内部的精细部位例如孔洞。由此，灭菌的可靠性增强。
排气水平优选为约0.01KPa至1KPa(绝对压力)，更优选0.1KPa至1KPa(绝对压力)，本实施方式中的压力降低到约0.5KPa(绝对压力)。当压力低于0.01KPa(绝对压力)时，排气过度，工作时间和成本可能会增加。另一方面，当压力高于1KPa(绝对压力)时，向精细部位渗入蒸汽或NO2气体可能不足，这会导致灭菌作用的可靠性降低。
加湿步骤通过用加湿装置10向灭菌室2中供入蒸汽进行。通过加湿步骤，蒸汽渗入待灭菌物品1最内部的精细部位例如孔洞，并在该状态下充入高浓度NO2气体。在待灭菌物品1的精细的最内部例如孔洞处可以获得灭菌适用的湿度和NO2浓度，由此，灭菌的可靠性优选地提高。足够的湿度和NO2浓度的结合加速了微生物表面的硝酸产生，据信这会增强灭菌作用。除此之外，本实施方式中在加湿之后充入高浓度NO2气体。然后，与向灭菌室2中充入高浓度NO2气体时发生的压力增加相应，NO2进入已经加湿过的待灭菌物品1的精细的最内部，NO2的硝化作用得以加速。结果，进一步有效地实现灭菌效果。在本实施方式中，通过排空在减压下进行加湿。由此在相对低温下在加湿装置10中实现蒸汽的产生。
加湿水平为：相对湿度为10至90％R.H.，更优选20至60％R.H.，本实施方式中约为30％R.H.。在相对湿度低于10％R.H.的情况下，不能实现充分的硝化作用。这可能会导致灭菌的可靠性降低，并且由于灭菌所需的灭菌时间变得相当长，灭菌工作的效率可能会降低。据推测，由于不能实现充分的硝化作用，这种情况发生。另一方面，在相对湿度高于90％R.H.的情况下，过量的蒸汽使得硝化作用被过度促进，待灭菌物品1可能会因此受损。
在灭菌步骤中，通过向灭菌室2充入高浓度NO2气体并保持特定时间对待灭菌物品1进行灭菌。如上所述，通过充入NO2浓度为5,000至100,000ppm的高浓度NO2气体，使灭菌室2内的NO2浓度为9至100mg/L，更优选20-80mg/L，本实施方式中为20-40mg/L。在NO2浓度低于9mg/L的情况下，可能达不到对任何微生物所需的充分的灭菌作用。另一方面，在浓度高于100mg/L的情况下，预计在该浓度以上在缩短灭菌时间方面没有显著差别，而且与废气处理相关的问题变得棘手。
尽管灭菌时间根据诸如灭菌室2中的NO2浓度和待灭菌物品1的类型的因素而不同，优选维持灭菌10-480分钟。在时间少于10分钟的情况下，不能达到对任何微生物所需的充分的灭菌作用。另一方面，在时间总体超过480分钟的情况下，这段时间里的灭菌效果没有显著差别，并且处理时间可能会不必要地延长。
在本实施方式中，将高浓度NO2气体引入灭菌室2，以进行灭菌步骤，上述高浓度NO2气体由用作供气系统8的高浓度NO2气体发生系统产生，并储存在腔室14中。然而，如上所述，室14的体积为40L，仅为灭菌室2体积的四分之一。因此，在本实施方式中，通过打开供应管的控制阀V3，先将储存在腔室14中的高浓度NO2气体引入排空的灭菌室2中。借此，NO2在灭菌室2中扩散，且灭菌室2的内压略微提高。接着，再次运行高浓度NO2气体发生系统，以在腔室14中储存高浓度NO2气体。当再次向灭菌室2导入气体时，灭菌室2的NO2量和内压逐渐增加。在本实施方式中，使用多次重复此操作向灭菌室2充入高浓度NO2气体的方法。使用该系统可以使腔室14紧凑，并且可配置具有相对小型的高浓度NO2气体发生系统的灭菌装置。由此，可实现许多优点，例如，该装置可用于医院或诸如此类的小空间，或者可以以相对简单的方式用电梯在医院内移动该装置。
在本实施方式的灭菌步骤中，使得向灭菌室2充入NO2最终完成时灭菌室2中的压力相对于外界压力的压力差为约-1KPa至-95KPa(相对压力)，更优选约-5KPa至-70KPa(相对压力)，本实施方式中为-30KPa至-60KPa(相对压力)。在压力差高于大气压的情况下，NO2气体可能通过例如灭菌室2的开口3或导管接头泄露。因此，优选压力差安全地为-1KPa或以下。另一方面，在压力差高于-95KPa(相对压力)的情况下，对于防止气体泄露的目的来说则为过量，并且由于可导入灭菌室2的NO2量可能减少，可能得不到充分的灭菌作用。
在本实施方式中，通过控制温控装置11，灭菌步骤中将灭菌室2中的环境温度调节成优选10℃至90℃，更优选30℃至60℃，本实施方式中为50℃。在温度低于10℃的情况下，由于饱和蒸汽的量少，表现出类似于NO2的灭菌作用的湿气供应可能会不足，这会导致灭菌作用降低(据推测，这是由于硝化作用不充分而发生)。此外，从防止结露的角度而言，优选10℃或以上的温度。另一方面，在温度高于90℃的情况下，耐热性低的待灭菌物品1如塑料物品可能变形或变色。而且，由于完成灭菌后排气的时间更久，这并不优选。
在本实施方式中，在灭菌步骤中，通过循环装置12，通过平缓地分散灭菌室2中的NO2气流，将灭菌室2中的温差控制为优选20℃或更低，更优选为15℃或更低，在本实施方式中为10℃。在灭菌室2中的温差超过15℃的情况下，蒸汽、NO2、和硝酸的分布变得不均匀，这样会引起灭菌效果的变化。
进行预定时间的灭菌步骤完成之后，进行排气步骤。在本实施方式的排气步骤中，用废气处理装置将灭菌室2中残留的NO2气体变得无害，并通过启动排气装置9和泵P向外排放。
接着，在取出步骤中，例如利用设置在废气处理装置后续部分的NO2传感器，确定灭菌室2中残留的NO2气体变为约0.0017mg/L或以下的低浓度后，打开灭菌室2的屏蔽门4，取出经灭菌的物品1。
对另一实施方式进行说明。本实施方式阐明了管子的灭菌方法，上述管子具有内径约1至4mm的窄开口。管子的窄开口通常具有0.2至2m的长度。为使NO2气体从窄开口的一端贯通内里，需要更高水平的控制。在本实施方式中，先将灭菌室2的相对湿度控制为20至50％R.H.。通过在该条件下向灭菌室2中充入高浓度NO2气体，使灭菌室2中NO2的浓度为20至40mg/L。在相对湿度低于20％R.H.的情况下，管子的窄开口中可能达不到足够的湿度(可能不能实现充分的硝化作用)。另一方面，在相对湿度高于90％R.H.的情况下，管子的窄开口中产生的结露水会堵塞窄开口，阻碍NO2气体的导入。
在维持该灭菌条件10至480分钟后，排出NO2气体结束灭菌。在本实施方式中，出于保障对非常细长的管子的内部进行灭菌的可靠性的需要，灭菌的时间需要最少60分钟。但是，超过480分钟的灭菌时间从灭菌效果的角度而言是过长的。
说明再一个另外可选的实施方式。本实施方式说明了其相对表面交叉的手术剪的灭菌方法。由于剪刀在以下状态下灭菌：一对带有微生物的刀刃交叉，刀刃间具有几微米的空间，因此需要更高水平的控制。在本实施方式中，先将灭菌室2中的相对湿度控制为20至50％R.H.。在该条件下向灭菌室2中充入高浓度NO2，使灭菌室2中的NO2浓度为20至40mg/L。在相对湿度低于10％R.H.的情况下，手术剪的刀刃的交叉部可能达不到足够的湿度(可能达不到充分的硝化作用)。另一方面，在相对湿度高于90％R.H.的情况下，结露水可能会堵塞刀刃的交叉部，阻碍NO2气体的导入。此外，在NO2浓度低于10mg/L的情况下，灭菌作用可能不足以针对几微米的空间内存在的微生物。另一方面，在浓度高于100mg/L的情况下，在高于此浓度的条件下没有得到灭菌作用的显著差别。而且，由于待排放的残余NO2量增加，与废气处理相关的问题变得棘手。
维持该灭菌条件10至480分钟后，排出NO2气体结束灭菌。在本实施方式中，由于将NO2导入到几微米的空间内以发挥灭菌作用，灭菌的时间需要最少30分钟。但是，超过480分钟的灭菌时间从灭菌效果的角度而言是过长的。
实施例
以下通过实施例详细描述本发明的灭菌方法，但本发明不限于这些实施例。
(在改变相对湿度、高浓度NO2气体的浓度和灭菌时间的条件下的灭菌有效性)
实施例1-1
将植入有超过百万微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus))的玻璃纤维片(patches)(直径10mm，厚度1mm)装入聚乙烯无纺袋中，并置于灭菌室中。排出内部空气，对灭菌室的内部进行抽真空。对灭菌室内部进行加湿，达到10％RH。使灭菌室的温度为50℃，并用制备有高浓度NO2气体(15kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到14.4mg/L的浓度。灭菌5分钟。这时，充入高浓度NO2气体，使得灭菌室中的浓度达到56kPa(绝对压力)。灭菌之后，排出灭菌室中的高浓度NO2气体，并取出经灭菌的物品。
计算经灭菌的玻璃纤维片的数量。结果示于表1。
实施例1-2至1-4
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例1-5
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例1-6至1-8
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例1-5相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例1-9
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例1-10至1-12
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例1-9相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例2-1
除了使灭菌过程中相对湿度为20％以外，以与实施例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例2-2至2-4
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例2-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例2-5
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例2-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例2-6至2-8
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例2-5相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例2-9
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例2-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例2-10至2-12
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例2-9相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例3-1
除了使灭菌过程中相对湿度为25％以外，以与实施例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例3-2至3-4
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例3-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例3-5
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例3-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例3-6至3-8
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例3-5相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例3-9
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例3-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例3-10至3-12
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例3-9相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例4-1
除了使灭菌过程中相对湿度为30％以外，以与实施例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例4-2至4-4
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例4-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例4-5
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例4-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例4-6至4-8
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例4-5相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例4-9
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例4-1相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
实施例4-10至4-12
除了将灭菌时间分别设为10分钟、20分钟和30分钟以外，以与实施例4-9相同的方式进行灭菌。结果示于表1。
比较例1-1
将20个包括植入有超过百万的微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus))的玻璃纤维片(直径10mm，厚度1mm)的SCBI(自含式生物指示剂)(见图3标记I)置于灭菌室中。灭菌过程中相对湿度为0％，并用制备有高浓度NO2气体(40kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到38.4mg/L的浓度。除此以外，以与实施例1-2相同的方式进行灭菌。结果见表2。
应注意，通过将SCBI浸入特定的培养液中，并判断存在/不存在有颜色或浑浊度的变化，从而确定SCBI得以灭菌。此外，使用市售的具有精确浓度的气瓶，以提高数据的可再现性(reproducibility)。
比较例1-2
除了灭菌时间为20分钟以外，以与比较例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表2。
比较例1-3
除了灭菌时间为30分钟以外，以与比较例1-1相同的方式进行灭菌。结果示于表2。
比较例2-1
将20个包括植入有超过百万的微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus))的玻璃纤维片(直径10mm，厚度1mm)的SCBI置于灭菌室中。灭菌过程中相对湿度为0％，并用制备有高浓度NO2气体(65kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到62mg/L的浓度。除此以外，以与实施例1-2相同的方式进行灭菌。结果示于表2。
比较例2-2
除了灭菌时间为20分钟以外，以与比较例2-1相同的方式进行灭菌。结果示于表2。
比较例2-3
除了灭菌时间为30分钟以外，以与比较例2-1相同的方式进行灭菌。结果示于表2。
Figure BPA00001434150300171
Figure BPA00001434150300181
Figure BPA00001434150300191
从表1和2的结果发现，加湿作用明显改进灭菌性能。具体而言，发现湿度为25％RH以上时，可在30分钟内对所有的片灭菌。换言之，发现湿度越高，灭菌性能越高；NO2浓度越高，灭菌性能越高；且时间更长，灭菌性能越高。而且，在干燥环境下，发现即使使用38.4mg/L或62mg/L的高浓度NO2气体，也不能在30分钟内对所有的片灭菌。
在30％RH下，当时间长于20分钟时灭菌彻底进行。尽管没有在此浓度(14.4mg/L)下进行检测，但是时间长于上述时间时，灭菌性能更高。因此，即使浓度低，用更长时间可实现更高的灭菌性能。具体而言，在约9mg/L(与14.4mg/L相比是此浓度的2/3)高浓度NO2气体的情况下，可期望高灭菌性能，且这样的气体可适用于灭菌。
(在待灭菌物品具有复杂结构的情况下的灭菌有效性)
实施例5-1
将植入有超过百万微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus))的玻璃纤维片G(直径10mm，厚度1mm)置于图4和5所示的两种管子C1和C2(直径1mm，长度125mm)各自的中心部位，将10只管子置于灭菌室中。排出内部空气对灭菌室内部进行抽真空。对灭菌室内部加湿以达到25％RH。使灭菌室的温度为50℃，并用制备有高浓度NO2气体(15kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到14.4mg/L的浓度。灭菌10分钟。充入高浓度NO2气体，使得此时灭菌室中的浓度达到56kPa(绝对压力)。灭菌后，排出灭菌室中的高浓度NO2气体，并取出经灭菌的物品。计算得以灭菌的管子的数量。结果示于表3。
应注意，通过将管子浸入特定的培养液中，并判断存在或不存在有颜色或浑浊度的变化来确定管子得以灭菌。
实施例5-2至5-6
除了将灭菌时间分别设为20分钟、30分钟、40分钟、50分钟和60分钟以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例5-7
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例5-8至5-12
除了将灭菌时间分别设为20分钟、30分钟、40分钟、50分钟和60分钟以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例5-13
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例5-14至5-17
除了将灭菌时间分别设为20分钟、30分钟、40分钟、50分钟和60分钟以外，以与实施例5-13相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例6-1
除了使用直径2mm、长度125mm的管子，且灭菌时间为20分钟以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例6-2至6-3
除了将灭菌时间分别设为30分钟和40分钟以外，以与实施例6-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例6-4
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例6-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例6-5至6-6
除了将灭菌时间分别设为30分钟和40分钟以外，以与实施例6-4相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例6-7
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例6-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例6-8至6-9
除了将灭菌时间分别设为30分钟和40分钟以外，以与实施例6-7相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例7-1
除了使用直径3mm、长度400mm的管子以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例7-2至7-4
除了将灭菌时间分别设为20分钟、30分钟和40分钟以外，以与实施例7-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例7-5
除了用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度以外，以与实施例7-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例7-6至7-8
除了将灭菌时间分别设为20分钟、30分钟和40分钟以外，以与实施例7-5相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例7-9
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度以外，以与实施例7-1相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例7-10
除了将灭菌时间分别设为20分钟以外，以与实施例7-9相同的方式进行灭菌。结果示于表3。
实施例8-1
使用直径1mm、长度125mm的管子，并将该管子装在聚乙烯无纺袋中。用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度。除此以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例8-2至8-7
除了将灭菌时间分别设为20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟和70分钟以外，以与实施例8-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例8-8
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度，并将灭菌时间设为30分钟以外，以与实施例8-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例8-9至8-12
除了将灭菌时间分别设为40分钟、50分钟、60分钟和70分钟以外，以与实施例8-8相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例9-1
使用直径1mm、长度125mm的管子，并将该管子装在聚乙烯无纺袋中。相对湿度为40％，并将灭菌时间设为40分钟。用制备有高浓度NO2气体(18kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到17mg/L的浓度。除此以外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例9-2至9-4
除了将灭菌时间分别设为50分钟、60分钟和70分钟以外，以与实施例9-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例9-5
除了用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到20mg/L的浓度，并将灭菌时间设为20分钟以外，以与实施例9-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
实施例9-6至9-10
除了将灭菌时间分别设为30分钟、40分钟、50分钟、60分钟和70分钟以外，以与实施例9-1相同的方式进行灭菌。结果示于表4。
Figure BPA00001434150300251
Figure BPA00001434150300261
如表3和4所示，发现NO2浓度越高，灭菌性能越高；且时间越长，灭菌性能越高。如表4所示，发现即使将物品装在实施例8-7、8-12、9-4和9-10的袋中，也能实施灭菌。
实施例10-1
将含有超过百万的微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus))的溶液(净化水)涂施于图6所示的剪刀18的交叉部18a上并干燥。接着将其装入聚乙烯袋中，对三把剪刀中的每一把进行灭菌120分钟(使用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶，高浓度NO2为20mg/L)。除此之外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。孵育附着于经灭菌的物品上的微生物，判断灭菌是否完成。
结果3把中有0把得以灭菌。
实施例10-2
除了用制备有高浓度NO2气体(30kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到28.8mg/L的浓度，并将灭菌时间设为240分钟以外，以与实施例10-1相同的方式进行灭菌。
结果3把中有2把得以灭菌。
实施例10-3
除了用制备有高浓度NO2气体(30kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到28.8mg/L的浓度，并将灭菌时间设为480分钟以外，以与实施例10-1相同的方式进行灭菌。
结果3把均得以灭菌。
实施例11-1
将含有超过百万的微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus))的溶液(净化水)涂施于图7所示的由不锈钢制成的医用钳19的交叉部19a上并干燥。接着将其装入聚乙烯袋中，对三个医用钳中的每一个进行灭菌120分钟(使用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶，高浓度NO2气体为20mg/L)。除此之外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。培育附着到待灭菌物品上的细菌，以判断灭菌是否完成。
结果3个中有0个得以灭菌。
实施例11-2
除了用制备有高浓度NO2气体(30kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到28.8mg/L的浓度以外，以与实施例11-1相同的方式进行灭菌。
结果3个中有0个得以灭菌。
实施例11-3
除了用制备有高浓度NO2气体(30kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到28.8mg/L的浓度以外，以与实施例11-1相同的方式进行灭菌。
结果3个均得以灭菌。
实施例12-1
将含有超过百万的微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus))的溶液(净化水)涂布到图8所示的由塑料制成的医用钳20的交叉部20a并干燥。接着各自装入聚乙烯袋中，通过将其封装在内对三个中的每一个灭菌120分钟(使用制备有高浓度NO2气体(21kppm浓度)的NO2气瓶，20mg/L的高浓度NO2气体)。除此之外，以与实施例5-1相同的方式进行灭菌。孵育附着于经灭菌的物品上的细菌，以判断灭菌是否完成。
结果3个中有1个得以灭菌。
实施例12-2
除了用制备有高浓度NO2气体(30kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到28.8mg/L的浓度以外，以与实施例12-1相同的方式进行灭菌。
结果3个中有1个得以灭菌。
实施例12-3
除了用制备有高浓度NO2气体(30kppm浓度)的NO2气瓶向灭菌室充入NO2以达到28.8mg/L的浓度以外，以与实施例12-1相同的方式进行灭菌。
结果3个均得以灭菌。
(基于加湿和充气顺序的灭菌效果)
实施例13-1
(在腔室中制备高浓度NO2气体)
通过NO2供气系统制备高浓度NO2。使用空气(露点：-60℃)作为成份，等离子体发生器中的等离子体放电(lightning)时间为25分钟。产生的高浓度NO2气体为40kppm，并将其储存在腔室中。就与大气压(101kPa(绝对压力))的差压而言，此时的压力为-5kPa(相对压力)。
(灭菌步骤)
将包括植入有超过百万微生物(嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus))的玻璃纤维片(直径10mm，厚度1mm)的SCBI置于图9所示的灭菌室中标记L1和L2的位置，将双层封装于聚乙烯无纺袋中的SCBI置于标记L3和L4的位置，将置于聚四氟乙烯(以下简称为“PTFE”)夹具中的SCBI置于位置L5和L6，所述夹具在两个管子(直径4mm，长度1000mm，由聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(以下简称为“FEP”)制成)相连接的情况下设置，将置于PTFE夹具中的SCBI置于位置L7和L8，所述夹具在两管(直径1mm，长度500mm，由PTFE制成))相连接的情况下设置。通过排出内部空气对腔室内部进行抽真空，并将温度设为50℃。通过注入3.0mL水，将湿度设为25至30％RH。充入第一高浓度NO2以达到25mg/L的浓度，并灭菌25分钟。随后，充入第二高浓度NO2以达到50mg/L的浓度，并灭菌60分钟。灭菌后，排出灭菌室中的高浓度NO2气体，并取出灭菌过的物品。
实验进行两次。计算得以灭菌的SCBI的数量。结果示于图5。
实施例13-2
对灭菌室内部进行抽真空后，注入1.5mL水，充入第一高浓度NO2以达到25mg/L的浓度，并灭菌25分钟。随后，注入1.5mL水，充入第二高浓度NO2以达到50mg/L的浓度，并灭菌60分钟。除此以外，以与实施例13-1相同的方式进行灭菌。结果示于图5。
实施例13-3
对灭菌室内部进行抽真空后，充入第一高浓度NO2以达到25mg/L的浓度，注入1.5mL水，并灭菌25分钟。随后，充入第二高浓度NO2以达到50mg/L的浓度，注入1.5mL水，并灭菌60分钟。除此以外，以与实施例13-1相同的方式进行灭菌。结果示于图5。
实施例13-4
对灭菌室内部进行抽真空后，充入第一高浓度NO2以达到25mg/L的浓度，并进行灭菌25分钟。随后，充入第二高浓度NO2以达到50mg/L的浓度，注入3mL水，并灭菌60分钟。除此之外，以与实施例13-1相同的方式进行灭菌。结果示于图5。
Figure BPA00001434150300321
Figure BPA00001434150300331
如表5所示，在先注入水的实施例13-1和13-2中的灭菌效果高，并且发现，即使多次注入高浓度NO2气体和水，也达到此效果。
工业实用性
根据本发明的灭菌方法可以实现优异的效果，其中，即使对那些由于例如具有譬如窄开口的复杂形状的因素而难以灭菌的待灭菌物品，也可以保确保有可靠性提高的灭菌效果。
符号说明
1      待灭菌物品
2      灭菌室
3      开口
4      屏蔽门
5      供气口
6      密封材料
7      灭菌装置
8      供气系统
9      排气装置
10     加湿装置
11     控温装置
12     循环装置(circulating means)
13     循环装置(circulating apparatus)
14     腔室
15     阻流部
16     等离子体发生器
17     循环路径
18     剪刀
19，20 医用钳
A      进气部
C1，C2 管子
D      气体干燥装置
G    玻璃纤维片
I    SCBI
L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8  放置待灭菌物品的位置
P    泵
V1，V2，V3  控制阀

Claims (11)

1.一种灭菌方法，包括：
对容纳待灭菌物品的灭菌室的内部进行加湿；并
充入高浓度NO2气体，以在所述灭菌室中得到9至100mg/L的NO2浓度。
2.如权利要求1所述的灭菌方法，其中对所述室的内部进行加湿，以得到10至90％R.H.的相对湿度。
3.如权利要求1所述的灭菌方法，其中在所述灭菌室中设置有用于加湿的加湿装置，并且用所述加湿装置进行加湿之后，向所述灭菌室中充入高浓度NO2气体。
4.如权利要求3所述的灭菌方法，其中所述加湿装置设置成包括与所述灭菌室连通的蒸发部和用于加热所述蒸发部的加热器。
5.如权利要求1所述的灭菌方法，其中在所述灭菌室中设置有排气装置，并且在所述灭菌室内部的压力降低到0.01KPa至1KPa(绝对压力)之后，进行加湿或者向所述灭菌室中充入高浓度NO2气体。
6.如权利要求1所述的灭菌方法，其中通过用等离子体发生器将包括氮气和氧气的气体混合物转变成等离子体状态来产生所述高浓度NO2气体。
7.如权利要求1所述的灭菌方法，其中所述高浓度NO2气体是多次充入的，以逐渐提高所述灭菌室中的NO2分子数量和内压。
8.如权利要求1所述的灭菌方法，其中在高浓度NO2的充入完成时，外界大气压与所述灭菌室内的压力之间的压力差为-1KPa至-95KPa(绝对压力)。
9.如权利要求1所述的灭菌方法，其中将充入有高浓度NO2气体的所述灭菌室内部的环境温度维持在10至90℃。
10.如权利要求1所述的灭菌方法，其中将具有1至4mm内径的窄开口的待灭菌物品置于所述灭菌室中10至480分钟，其中，对所述灭菌室进行加湿，以达到10至90％R.H.的相对湿度，并充入高浓度NO2气体，以在所述室中达到9至100mg/L的NO2浓度。
11.如权利要求1所述的灭菌方法，其中将具有交叉相对的表面的待灭菌物品置于所述灭菌室中10至480分钟，其中，对所述灭菌室进行加湿，以达到10至90％R.H.的相对湿度，并充入高浓度NO2气体，以在所述室中达到9至100mg/L的NO2浓度。
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