CN105874077B - 联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统 - Google Patents

Abstract

一种联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统，包括包含各种所选的生物指示剂之一和液体的灭菌指示剂瓶，至少两个孵育器模块，每个孵育器模块独立地可操作地在多个独立可选的温度下孵育灭菌指示剂瓶，每个孵育器模块包括可操作地将孵育器模块加热至多个独立可选的温度中的任何一个温度的至少一个加热元件；光源、光检测器和被配置用于操作联合系统以测定各种灭菌处理的效力的控制系统。系统计算斜率并比较该斜率与生物指示剂的预定阈值斜率，并在未首先测定基线或来自光检测器的最小输出值的情况下仅基于计算的斜率与预定阈值斜率的比较结果提供输出。

Description

联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统

技术领域

本发明涉及用于测定灭菌处理的效力的装置和方法。更具体而言，本发明提供了联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统，其中灭菌指示剂瓶可以暴露于灭菌条件，之后可以被激活并进行孵育，以及基于对瓶中发出的光的分析，测定灭菌处理的效力。

背景

用于测定灭菌处理的效力的各种系统是本领域中已知的。在该领域中使用几种类型的指示剂，每种类型向使用者就满足适当的处理要求提供各种程度的保证。

生物指示剂(BI)是最重要的指示剂种类之一。BI最高程度地确保了处理器内或所处理的载荷(load)自身满足灭菌条件。这种类型的生物指示剂被设计成通过在指示剂内或在指示剂上提供极大量的对所述特定处理具有高度抗性的生物体来代表处理系统的最坏情形。通常选择用于监测灭菌系统的生物体是孢子。

生物指示剂包括接种到载体材料上的微生物。该微生物通常是细菌孢子，已知所述细菌孢子对待在其中使用它们的特定灭菌介质极具抗性。将载体连同医疗器械载荷一起置于灭菌循环中。在该循环完成后，孵育生物指示剂内的细菌孢子，并监测其生长情况最多至7天。生物指示剂中细菌孢子的生长指示灭菌处理不是有效的。生物指示剂无生长证实了灭菌器内的条件足以杀死至少载荷到指示剂上的细菌孢子数目(例如，10⁶个细菌孢子)，因此，在一定程度上确保了医疗器械载荷是无菌的。

由于许多因素，在医院环境中需要在最短的可能时间段内测定灭菌的效力。现有技术系统对于这种测定需要12-48小时。最近以来，通过向生长培养基添加荧光酶底物，使用荧光来检测由测试生物体产生的酶的活性。这种方法使孵育时间从数天减少为数小时。然而，除了该方法所见的之外，减少孵育时间的主要限制是需要预孵育以及后续的生物指示剂的荧光监测。这些指示剂已被设计成主要用于以符合在评价中在灭菌器中的放置要求且对于在后续的荧光检测步骤中的易用性不是必需的方式和形式包含生物指示剂细胞的目的。

存在一种这样的允许生物指示剂的早期评价的产品，其将孵育与同时监测荧光放射结合起来，并需要测定发射的基线水平。该产品最少包括单个加热器模块(其被设定为一个所选的温度)；以及一些垂直孔，可以向这些垂直孔中的每一个放置一个生物指示剂。加热器模块具有水平通孔，其对准样品位置处的生物样品容器中的传送板，使得来自UV发光灯的UV光可以通过生物样品。在一个单独的、可动的印刷电路板上存在单个检测器，必须移动其以对准每一个通孔，使得检测器轮流经过每个样品位置的前面。检测器的移动是在单板处理器(on-board processor)的控制下进行的并且需要移动部件。检测器按顺序从一个这样的带有通孔的样品位点移动到下一个，并对存在的每个样品进行读数。使用编程为控制器逻辑的算法来首先测定荧光的基线水平，然后检测水平在基线水平之上的荧光的存在。基于基线和获得的读数，作出通过(负)或失败(正)的解释以告知使用者在通过生物指示剂评价的灭菌器循环中条件是否被满足。

在上面引用的现有技术中，对移动部件的依赖引入了机械故障和/或光径不对准的可能性。部件的移动可产生动能力(kinetic force)(振动和机械振荡)或被动能力干扰，并可在表面上形成磨损，需要定期维护和/或再校准。单个加热模块的存在意味着每台机器在给定的时间仅可以使用一个温度或者可能需要购买单独的机器以在不同的温度下使用。

需要一种设计，其消除移动部件、磨损点和可影响这种读数器孵育器的耐久性和性能的其他机械方面，其消除光源、生物指示剂和检测器对准方面的变化，其不需要在开始读出试验结果之前测定荧光基线或最小水平，同时对灭菌处理的效力提供早期且可靠的指示。

概述

本发明提供了对现有技术的上述问题的解决方案，同时本发明提供了一种系统，该系统享有对灭菌处理的效力的早期指示，并保持高度的可靠性并在灭菌过程中提供简单但相当灵活的生物指示剂的使用。

因此，在一个实施方案中，本发明提供了一种联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统，包括：

含有所选的生物指示剂和液体的灭菌指示剂瓶，其中灭菌指示剂瓶包含构建材料、底板、内腔和外侧表面，构建材料和外侧表面均适合于传递从内腔发出的光，底板适合于将引导到底板的光传递到内腔中；

至少两个孵育器模块，每个孵育器模块独立地可操作地在多个独立可选的温度下孵育灭菌指示剂瓶，每个孵育器模块包括：

(a)至少一个加热元件，其可操作以将孵育器模块加热至多个独立可选的温度中的任何一个；

(b)至少一个阱，每个阱与一个加热元件相关联，并且设定每个阱的尺寸以接收和容纳灭菌指示剂瓶；

(c)光源，其相对于每个阱被定位为当灭菌指示剂瓶在阱中时引导源光通过灭菌指示瓶的底板进入内腔；

(d)光检测器，其被定位为检测从内腔发出的发射光，该光检测器被定位为相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶的底板的方向成一定角度；

(e)用户界面，其可操作地与控制系统通信，该控制系统包括硬件，该硬件可操作用于：

单独地控制每个加热元件以在可选温度中的一个所选温度下操作，

操作光源，

操作光检测器，

操作用户界面，所述用户界面可操作地与控制系统通信，以操作所述联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统，和

基于在灭菌指示剂瓶的孵育期间光检测器的输出计算并向用户界面输出关于灭菌处理的效力的数据。

在一个实施方案中，灭菌指示剂瓶还包括沿着外侧表面的至少一部分设置的至少一个径向向外延伸的支承构件。

在一个实施方案中，每个阱包括从阱径向向外延伸的若干槽，其中槽的数量和位置对应于所述至少一个支承构件的数量和位置，并且其中每个阱适合于可操作地在对应于多个槽的若干方向上接收灭菌瓶。

在一个实施方案中，灭菌指示剂瓶适合于提供从灭菌指示剂瓶的内部发出的发射光的传递，而不考虑其在该阱中的转动方向，条件是支承构件与槽对准并被接收在槽中。

在一个实施方案中，光检测器被定位的角度相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶的底板的方向在约22°至约158°的范围内。

在一个实施方案中，光源是所选输出波长范围内的激发光源。

在一个实施方案中，光检测器适合于检测从灭菌指示剂瓶的内部发出的所选输出波长范围内的发射光。

在一个实施方案中，发射光包括光致发光、磷光或荧光中的一个或多个以及源光的一部分。

在一个实施方案中，多个可选温度在约20℃至约70℃的范围内。

在一个实施方案中，控制系统适合于操作用户界面以使使用者选择用于孵育放置到阱中的灭菌指示剂瓶的可选温度，以及提供在灭菌指示剂瓶被放置在阱中并进行孵育时光检测器检测到的发射光的任何变化的指示。

在一个实施方案中，每个阱适合于提供与灭菌指示剂瓶的外侧表面的至少大部分接触。

在一个实施方案中，光检测器被定位为基于发射光检测灭菌指示剂瓶(a)已被激活，(b)被正确定位在阱中和/或(c)含有预定的流体水平的时间。

在一个实施方案中，所述系统适合于在用户界面提供信号以指示(a)、(b)或(c)中的任何一个或多个是否未被满足。

在一个实施方案中，控制系统包括硬件，该硬件被配置成在孵育期间定期采集来自光检测器的输出读数并计算由多个所采集的输出读数得到的线的斜率，比较计算的斜率和在灭菌瓶中包含的具体灭菌指示剂的预定阈值斜率，并基于比较结果提供关于灭菌处理的效力的输出数据。

在一个实施方案中，控制系统被配置成在未首先测定基线或光检测器输出的最小值的情况下，仅基于计算的斜率与预定阈值斜率的比较结果提供输出数据。

在一个实施方案中，所述系统还包括用于每个孵育器模块的单独的盖子，其中盖子和孵育器模块被配置成使得盖子仅在每个阱是空闲的或被正确放置且激活的灭菌指示剂瓶占据时才是可关闭的。

在一个实施方案中，本发明涉及测定灭菌处理的效力的方法，包括提供上面所述的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统；在预期使生物指示剂灭菌的条件下使灭菌指示剂瓶暴露于灭菌处理；以及操作该系统以测定灭菌处理是否是有效的。

在一个实施方案中，本发明涉及测定灭菌处理的效力的方法，包括：

提供如上所述的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统并在多个可选温度中的一个温度下操作与至少一个阱中的一个所选阱相关联的加热元件；

在预期使包含在灭菌指示剂瓶中的具体类型的生物指示剂灭菌的条件下使灭菌指示剂瓶暴露于灭菌处理；

激活暴露的灭菌指示剂瓶并将激活的灭菌指示剂瓶插入到所选的阱中；

通过引导光通过灭菌指示剂瓶的底板进入内腔中，用光检测器检测从内腔出现的发射光，并向控制系统提供确认或缺乏确认，来确认激活的灭菌指示剂瓶已被激活，被正确定位在所选的阱中，并含有预定的流体水平；

在确认之后，在激活的灭菌指示剂瓶中孵育生物指示剂；

在孵育期间，引导源光通过底板进入内腔中，并操作光检测器以检测从内腔发出的发射光；以及

操作控制系统以基于孵育期间来自光检测器的输出来计算并向控制系统输出数据以确定灭菌处理是否是有效的，并在用户界面提供指示效力或缺乏效力的信号。

在一个实施方案中，操作控制系统包括在孵育期间定期地采集来自光检测器的输出读数，计算由多个所采集的输出读数得到的线的斜率，比较计算的斜率与灭菌瓶中包含的具体类型的生物指示剂的预定阈值斜率，以及基于比较结果在用户界面提供信号。

在一个实施方案中，关于灭菌处理的效力的数据仅是基于计算的斜率与预定阈值斜率的比较结果，并且计算的斜率是在未首先测定基线或来自光检测器的最小输出值的情况下测定的。

在一个实施方案中，当计算的斜率等于或超过预定阈值斜率时，灭菌处理被认为是已失败的。

在一个实施方案中，两个灭菌指示剂瓶在两个不同的孵育器模块中在两个不同的温度下同时孵育。

在一个实施方案中，被光检测器检测到的发射光包括光致发光、磷光和荧光中的一个或多个。

因此，如下文中详细描述的，本发明提供解决现有技术的上述问题的解决方案。将理解，本发明内容提供发明的示例性描述，本发明仅受随附权利要求范围的限制。

附图简述

本发明可与在灭菌指示剂中使用的多种生物指示剂一起使用。附图旨在提供合适的灭菌装置的示例性的、非限制性的描述，并展示所公开的方法，出于更好地理解本发明的目的，而不是意图以任何方式对此进行限制。在附图中，相同的部件和特征可以具有相同的附图标记。

图1是根据本发明的一个实施方案的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统的示意性描述。

图2是描述根据本发明的一个实施方案的方法的示意性流程图。

图3A和3B是适合供本发明实施方案使用的灭菌指示剂瓶的侧立视图和底平面视图。

图4A、4B、4C和4D是根据本发明的一个实施方案的孵育器模块的部件的图示性描述。

图5A、5B和5C是根据本发明的一个实施方案的系统的加热器底盘的部件与孵育器模块的操作组件一起的图示性描述。

图6是描述本发明的商业实施方案的图。

图7A、7B、7C和7D包括可以在图6的用户界面的屏幕上显示的各种指示的实例。

图8是显示如何分析根据本发明的实施方案的孵育和读数的结果以确定评价的灭菌处理是否有效的图表。

应当理解，为了简洁清楚的说明，附图中显示的元件不一定是按比例绘制的。例如，为了清楚，有些元件的尺寸相对于彼此可以被放大。此外，适当时，在所述附图之间可以重复使用附图标记以指示相应的元件。

此外，还应当理解，本文描述的结构和方法步骤可以不形成生产最终可用的联合灭菌指示剂孵化器和读数器系统的完整工艺流程图。本发明可结合本领域中目前使用的装置和处理技术一起实施，并且仅包括那些对于本发明的理解是必要的常规实践的方法步骤。

详述

本发明提供对现有技术问题的解决方案，并且提供能够早期指示灭菌处理的效力或缺乏效力的系统。本发明还提供生物指示剂在测定灭菌处理的效力中的高水平的可靠性和易用性。

如本文所用，术语“激活”、“激活的”及同源术语，当关于包含生物指示剂和含有生长培养基的液体的灭菌指示剂瓶使用时，意指该生物指示剂已与含有生长培养基的液体联合，使得可以孵育生物指示剂中在灭菌处理下仍存活的任何微生物。

如本文所用，术语“孵育”、“孵育的”及同源术语，当关于包含生物指示剂和含有生长培养基的液体的灭菌指示剂瓶使用时，意指该生物指示剂已被激活并暴露于适当的条件，例如温度、湿度和气氛，在所述条件下生物指示剂中在灭菌处理下仍存活的任何微生物可以开始代谢和生长，使得灭菌指示剂瓶的指示剂功能可以用于评价该灭菌指示剂瓶已暴露于的灭菌处理的效力。

图1是根据本发明的一个实施方案的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统100的简化示意图。如图1所示，根据本发明，系统100包括两个或更多个孵育器模块1、2、3…n，每个孵育器模块单独地且独立地由控制系统102控制，该控制系统102反过来又向用户界面104提供读出和其他信息。为简单起见，孵育器模块2、3…n未被单独显示，但每个这样的孵育器模块与图1所示的孵育器模块1基本上相同。

如图1中所绘，孵育器模块1包括加热器底盘106。加热器底盘106包括阱108，其中恰好可放入激活的灭菌指示剂瓶110。在一个实施方案中，瓶110恰好放入到阱108中使得瓶110外侧的大部分与阱108的壁接触，以便向瓶110及其内容物(即生物指示剂及其适当的孵育培养基112)提供最大的热传递。

加热器底盘106由至少一个加热元件114加热。加热元件114经由连接至控制系统102的电气连接基于通过至少一个温度传感器116提供至控制系统102的反馈而受到控制。温度传感器116以已知的方式感应加热器底盘106的温度，将该温度信息提供至控制系统102，控制系统102反过来又测定通过加热元件114施加至加热器底盘106的热量的时程和强度。控制系统102向用户界面104提供关于每个孵育器模块的温度的实际值和设定值的信息，并且基于经由用户界面104的使用者输入，控制系统102控制加热器底盘106的温度。至少一个温度传感器116向控制系统102提供温度信息或数据。

根据本发明，每个孵育器模块独立于其他孵育器模块，适合于在预选的温度下提供热量以孵育一个或多个瓶110。因此，举例来说，孵育器模块1可以在37℃下操作，而孵育器模块2可以同时在57℃下操作，或者孵育器模块1可以在57℃下操作，而孵育器模块2可以同时在37℃下操作。这两个模块可以在相同或不同的温度下操作，而另外的孵育器模块可以在其他温度下操作。注意，37℃和57℃的温度仅是目前实践中的示例，可能的温度范围不限于这些实例，反而可以是可以孵育给定微生物的任何温度。

仍参照图1，每个孵育器模块还包括光源118。如图1中所示意性描绘的，在一个实施方案中，光源118被定位在灭菌指示剂瓶110下方的孵育器模块中，使得来自光源118的源光向上经过瓶110的底板120。在图1中，源光由从光源118指向底板120的箭头示意性地描绘。源光经过底板120并进入生物指示剂和孵育培养基112中。

如图1中所述，孵育器模块还包括光检测器122。选择的光检测器122能够检测发射光，该发射光包含来自光源118的光以及孵育期间由生物指示剂中的任何存活微生物的代谢产物发出的光，诸如荧光或磷光。从内腔发出的作为发射光的源光可以是反射、散射或折射源光。因此，发射光可以包括光致发光、磷光或荧光中的一个或多个以及一部分源光。

光检测器122可以是能够检测横跨宽波长范围的光的通用光检测器，或者其可以是仅能够检测某些所选波长的光的更“专用”的光检测器。在任一光路中可以使用合适的滤光器使波长范围变窄。如将理解的，使用这些类型的光检测器中的任何一个可以是有利的。虽然通用光检测器提供宽范围的可检测波长，其由于需要检测许多光波长而可能损失一些灵敏度。另一方面，虽然专用光检测器可以在某些所选波长下更灵敏，但其不如通用光检测器那样通用。技术人员可以根据需要选择合适的光检测器。

当瓶110最初被插入到阱108中时，来自光源118的源光进入生物指示剂和孵育培养基112所位于的瓶110的内部空间。如果液体水平足够高，天然荧光或由培养基112散射的光之一或这二者均可以作为发射光被光检测器122检测到，并且光检测器122可以向控制系统102提供信号，通过该信号，控制系统102确定瓶110中的液体水平是足够的。如果灭菌指示剂瓶未被恰当激活，其不含有足够的液体水平，因为孵育液体保留在盖子中。如果灭菌指示剂瓶未被正确定位在阱中，例如，如果其不是始终落入阱中，来自光源的源光不能以如果瓶被正确放置在阱中那样的方式被散射、反射或折射。在一个实施方案中，光检测器被定位为基于发射光检测灭菌指示剂瓶(a)已被激活，(b)被正确定位在阱中、和/或(c)含有预定流体水平的时间。在一个实施方案中，系统适合于在用户界面提供信号以指示(a)、(b)或(c)中的任何一个或多个是否未被满足。因此，举例来说，控制系统102可以向用户界面104提供关于瓶110中的液体水平是否足以允许光检测器122检测由生物指示剂中所含有的任何存活微生物产生的发射光的指示。当瓶未被恰当激活时和/或当瓶未被正确定位在阱中时可以进行类似的通知。

由存活微生物(如果有的话)产生的发射光可以包括光致发光、磷光和荧光中的一个或多个。在一个实施方案中，光检测器122适合于检测来自独立选择的波长的光。也就是说，在该实施方案中，可以选择光检测器122来检测各种不同波长中的一个波长或不同波长的一个或多个范围中的发射光，因而使其可用于许多不同类型的灭菌指示剂。也可以使用上面提及的滤光器来选择待检测的波长。

在一个实施方案中，光检测器122适合于检测被瓶110中的液体散射的发射光，其中发射光具有与来自光源118的激发(源)光相同的波长，其中该源光具有所选波长范围内的波长。源光可以被称为激发光，因为其可以用于激发瓶中液体中的分子，进而产生光致发光、磷光或荧光中的一个或多个。可以基于特定灭菌处理中使用的具体灭菌指示剂瓶110中应用的生物指示剂中所用的具体微生物和报告基因或报告蛋白或其他报告分子来选择源光的波长范围。在实际应用中，源光的波长可以略微不同于光检测器检测的发射光的波长。源光波长选择通常是开放的，并且可以取决于所选的报告子，并且可以根据本发明的各个实施方案的需要进行改变。举例来说，在激发波长和发射波长相同的情况下可以使用光散射、反射、折射等。或者，在另一个实施方案中，波长可以改变使得由萌发孢子的产物发射的光具有与激发波长不同的波长，从而使得仅发射的光被光检测器检测到。此外，尽管光源的波长主要是处于窄带中，其他波长存在于较宽的谱带，使得主要波长用于激发报告子，该报告子随后发射可检测的信号，而其他邻近波长可以用于其他用途，例如检测、放置和培养基体积。

因此，激发波长和光检测器122可以检测的波长二者均可以根据需要改变以实现在灭菌指示剂中使用宽范围的生物指示剂。本文描述的光检测器是本领域中已知的并且可以由本领域技术人员进行适当选择。

如图1中所示，光检测器122由控制系统102控制并向控制系统102提供数据，并且该控制和数据提供可以涉及并包括用户界面104。因此，举例来说，用户界面104可以包括输入容量，由此系统的操作员可以选择适当的由光源118提供的源光的波长。作为另一实例，用户界面104可以包括从瓶110的内腔发出的发射光的强度和/或波长的读出，并且该读出可以涉及用于测定瓶110的适当的填充水平、激活状态或定位的反射、折射或散射源光以及由微生物产生的光中的任一或二者，由微生物产生的光可以是光致发光、磷光和荧光中的一个或多个。在一个实施方案中，用户界面可以包括用于选择在生物指示剂中使用的微生物类型的输入，并且系统可以被编程成自动设定光检测器122以检测适当波长的发射光和/或设定孵育温度。

虽然未详细描述，前述的对孵育器模块1的描述独立地适用于孵育器模块2和可以是本发明实施方案的整体系统的一部分的任何另外的孵育器模块。

根据本发明的实施方案，光检测器122的取向可以为相对于来自光源118的源光的方向的所选角度范围内。在一个实施方案中，光检测器122被定位为相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶110的底板的方向成约22°至约158°范围内的角度，在一个实施方案中，光检测器122被定位为相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶110的底板的方向成约45°至约135°范围内的角度，而在另一实施方案中，光检测器122被定位为相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶110的底板的方向成约60°至约120°范围内的角度，并且在一个实施方案中，光检测器122被定位为相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶110的底板的方向成基本上正交的角度，即约90°。

根据本发明的各个实施方案，选择的瓶110的底板和侧板的构建材料允许所选波长的源光和/或发射光通过瓶110的底板和侧板。如技术人员将理解的，灭菌指示剂瓶110的构建材料必须与灭菌处理中使用的灭菌剂相容，以及能够允许光通过它。因此，举例来说，灭菌指示剂瓶的构建材料可以是玻璃、石英、聚合物(例如，聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA或亚克力(acrylic))、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等)中的一个或多个。

图2是描述根据本发明的一个实施方案的方法200的示意性流程图。如图2中所述，根据本发明的方法可以包括下列步骤。第一，在步骤202中，提供具有两个或更多个孵育器模块的孵育器和读数器系统，例如，如参照图1所述的系统100。接下来，在步骤204中，以已知的方式使至少一个灭菌指示剂瓶(例如，来自系统100的瓶110)暴露于灭菌处理。该灭菌处理可以由本领域技术人员进行适当选择。

在使瓶暴露于灭菌处理之后，如步骤206所示，在灭菌处理之后使暴露的灭菌指示剂瓶激活。接着，如步骤208所示，将每个激活的瓶定位在孵育器和读数器系统的孵育器模块之一的个体阱中。

在步骤206和208的激活和放置之后，在步骤210中，系统检查以确定和证实灭菌指示剂瓶被恰当激活、定位并含有足够量的孵育器液体以填充瓶至最小流体水平。最小流体水平是允许光检测器检测到从瓶的内腔发出的发射光的那个水平。如将理解的，如果流体水平太低，光检测器就不能够检测光，并且灭菌指示剂不能成功地反映或报告灭菌处理的结果。如图2所示，如果在步骤210中，测定瓶未被恰当地激活或定位在阱中，可以重复步骤206和/或208。如果瓶中的液体水平太低，这可能是由于不恰当的激活导致的，或者其可能是由于例如瓶中的孵育液体泄漏或损失导致的，在这种情况下，灭菌指示剂瓶将被视为未成功实现其显示灭菌处理的效力或缺乏效力的目的。如图2所示，如果在步骤210中，测定瓶中的液体水平太低，可以重复步骤206和/或步骤208，或者如果液体已泄漏到瓶外或者由于一些其他原因瓶中没有足够的液体，重复灭菌可能是必要的，如图2中箭头所示返回到步骤204。当然，这可以被避免，通过在任何给定灭菌处理中使用多个灭菌指示剂瓶，从而提供后备瓶进行评价过程。

在步骤210中证实灭菌指示剂瓶被恰当激活、定位和填充之后，在步骤212中，使用在所选温度下操作的加热元件，在该温度下对瓶中的生物指示剂孵育所选的持续时间。孵育时间可以由技术人员基于生物指示剂的类型进行适当确定，也可以基于生物指示剂的类型进行预测定。根据本发明，在一个实施方案中，两个灭菌指示剂瓶可以各自在单独的孵育器模块中在两个不同的温度下同时进行孵育。在不干扰已定位在孵育器模块中的任何样品的情况下可以在任何时间将另外的样品放置在空阱中。

在孵育期间，如步骤214所示，如上文所述定期地将来自光源的源光引导到灭菌指示剂瓶的底部，并且光检测器检测由生物指示剂中的活性、代谢微生物产生的或者来自生物指示剂中的活性、代谢微生物的以及从瓶的内腔发出的任何发射光。将光检测器的输出引导至控制系统。

如图2所示，在步骤216中，控制系统计算并输出数据以确定从瓶发出的发射光在孵育期间是否增加，其将显示存在活的微生物以及灭菌处理并未成功杀死所有微生物，也就是说，灭菌处理不是有效的。然后将显示灭菌处理的效力或缺乏效力的信息输出至用户界面。用户界面可以提供信号如可听信号或可视信号(例如警示灯)以指示灭菌处理是有效的或不是有效的。

根据本发明的实施方案，操作控制系统包括在孵育期间定期地采集来自光检测器的输出读数，计算由多个所采集的输出读数得到的线的斜率，比较计算的斜率与灭菌瓶中包含的具体类型的生物指示剂的预定阈值斜率，以及基于比较结果在用户界面提供信号。在一个实施方案中，关于灭菌处理的效力的数据是仅基于计算的斜率与预定阈值斜率的比较结果，并且计算的斜率是在未首先测定基线或来自光检测器的最小输出值的情况下测定的。在一个实施方案中，当计算的斜率等于或超过预定阈值斜率时，灭菌处理被认为是失败的。

图3A和3B是适合供本发明实施方案使用的灭菌指示剂瓶300的侧立视图和底平面视图。灭菌指示剂瓶300包括盖子302、一个或多个径向向外延伸的支承构件306和瓶体310。虽然图3A和3B显示了四个支承构件306，根据本发明实施方案的灭菌指示剂瓶可以具有零至四个这样的支承构件306。如下文更详细描述的，支承构件306被设计和预期恰好放入在孵育器模块的槽中。在一个实施方案中，灭菌指示剂瓶300还包括沿着外侧表面的至少一部分设置的至少一个径向向外延伸的支承构件306。在一个实施方案中，孵育模块中的至少一个阱108中的每一个包括在受与至少一个支承构件对准限定的位置上对准灭菌指示剂瓶300的至少一个槽。在一个实施方案中，至少一个阱中的每一个包括从阱径向向外延伸的若干槽，并且阱中槽的数量和位置对应于支承构件306的数量和位置。在一个实施方案中，每个阱适合于可操作地在对应于槽数量的若干方向上接收灭菌瓶300，槽的数量对应于支承构件的数量。因此，如果有四个均匀分布的支承构件306，如图3B中所示，则有四个不同的、但等同的取向，在这些取向上，瓶300可以被插入到阱中。在一个实施方案中，每个阱适合于提供与灭菌指示剂瓶的外侧表面的至少大部分的接触。

在一个实施方案中，灭菌指示剂瓶适合于提供从灭菌指示剂瓶的内部发出的发射光的传递，而不考虑其在阱中的转动方向，条件是如果有支承构件，支承构件与槽对准并被接收在槽中。注意，虽然灭菌指示剂瓶300包括四个支承构件306，瓶300没有这样的支承构件也是可能的。在这种情况下，瓶可以在阱中以任意方式转动。因此，根据本发明，灭菌指示剂瓶可以以任何转动取向放置在阱中，并且在任何这样的方向上均将同样良好地工作。

在一个实施方案中，灭菌指示剂瓶是美国专利号8,173,388 B2中描述的灭菌指示剂瓶，可以查阅该专利了解关于这一合适的灭菌指示剂瓶的其他详细信息。美国专利号8,173,388 B2通过引用将其关于灭菌指示剂瓶的教导并入本文中。

图4A、4B、4C和4D是根据本发明的一个实施方案的孵育器模块的加热器底盘400的某些部件的示意性描述。图4A和4B是用于根据本发明的一个实施方案的孵育器模块400的加热器底盘的两半402、404的透视图。图4C是部件402或404之一的底平面视图。图4D是两半402、404在它们占据组装的加热器底盘400的位置的顶平面视图。

在图4A和4B示出的实施方案中，部件402、404实际上为彼此的镜像；也就是说，加热器底盘的每“一半”(例如402)与另一半(例如404)相同。在该实施方案中，部件402和404可以由铸件制成，因此简化加热器底盘400的生产。如将认识到的，加热器底盘可以由单个金属或其他材料模块生产，并且对该模块可以机械加工出多个开口，尽管这很可能是比较昂贵的。

如图4A、4B、4C和4D所示，在该实施方案中，每一半402、404包括四个阱。如参照图3A和3B所描述的，该实施方案中的每个阱406包括与灭菌指示剂瓶300上的支承构件例如构件306对准的四个槽408，如上文描述的那些。

如图4B中最明显示出的且与图1示出的实施方案类似的是，每个阱406从顶部到底部为逐渐变细的，并包括向内、向下逐渐变细的侧壁410。在一个实施方案中，向内、向下逐渐变细的侧壁410的逐渐变细对应于预期与本发明系统中的孵育器模块的加热器底盘一起使用的灭菌指示剂瓶的侧壁的逐渐变细。

如图4A和4B所示，每个阱406包括供光检测器使用的通路412。在实践中，两个通路412中仅需要存在一个，但在图4A和4B所示出的实施方案中，部件402和404均具有这样的通路，因为该实施方案中的两个部件402和404是同一的人工制品。如将在下文参照图5描述的，光检测器与两个部件402或404中的一个的每一个通路412对准，同时两个部件中的另一个部件上的通路被阻断。部件402、404中的其他开口用于例如安装加热器元件、温度传感器或用于组装加热器底盘400和孵育器模块的其他部件。

图5A、5B和5C是用于根据本发明的一个实施方案的系统的包括孵育器模块的操作元件的组装的加热器和光学装置底盘(optical chassis)520的部件的示意性描述。

图5A是包括部件502、504的加热器和光学装置底盘520的部分分解透视图，部件502、504对应于上文在图4A、4B、4C和4D中所述的部件402和404。图5A显示光学装置底盘506，其与由部件502、504形成的加热器底盘一起使用以形成加热器和光学装置底盘520。光学装置底盘506包括光检测器安装件508和光源安装件510。适当的光检测器电子器件和光源电子器件可以以已知的方式安装在安装件508和安装件510中。

在图5A所示的实施方案中，分解的加热器和光学装置底盘520的部件包括加热器元件512和温度或热传感器514。在图5A、5B和5C所示出的实施方案中，有两个加热器元件512，但是根据需要可以使用任何合适数量的加热元件以维持用于孵育器模块操作的所选的、期望的温度设定。这些可以由技术人员进行适当测定。如图5A中所示，加热器元件512和温度或热传感器514可以通过螺钉516安装到部件504上。类似地，由部件502、504形成的加热器底盘可以通过另外的安装螺钉518构建和安装到光学装置底盘506上。

图5B和5C是组装的加热器和光学装置底盘520的实施方案的前(5B)和后(5C)透视图，其中已使用螺钉516和518将加热器底盘502、504连接至光学装置底盘506，以及将加热器512和热传感器514连接至加热器底盘。

如图5B中所示，在一个实施方案中，部件502或504中的光检测器的未用孔被盖子522覆盖。在一个实施方案中，盖子522可以是用于阻止光进入开口并因此可能从安装光检测器相反的一侧进入光检测器的任何合适的材料。加热器元件512的电源和来自温度或热传感器514的温度数据的读出由从如图5A和5B所示的元件引导至控制系统(例如图1所示的控制系统102)的线提供。

图6是描绘根据本发明的一个实施方案的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统600的商业实施方案的图。如参照图1所述的，图6所示的系统600包括用户界面604；多个阱608，每个阱适合于接收并容纳灭菌指示剂瓶610。如上所述，系统600包括控制系统，其操作用户界面604以提供用户所选的孵育放置到阱608中的灭菌指示剂瓶610的温度控制。此外，控制系统向用户界面604提供当灭菌指示剂瓶610被放置在阱中并进行孵育时光检测器检测到的发射光的任何变化的指示。如参照某些其他实施方案所述的，在图6所示的实施方案中，阱608适合于符合灭菌指示剂瓶的外表面。虽然在图6中未充分显示，阱被定形为提供与灭菌指示剂瓶610的外表面的至少大部分接触。在图6所示的实施方案中，系统600还包括用于每个孵育器模块的盖子630、632。在该实施方案中，盖子630、632适合于仅当每个阱是空闲的或者被恰当放置和激活的灭菌指示剂瓶占据时才是可关闭的。图6所绘的系统600包括与控制系统连接的磁或电传感器634并检测盖子630是否被恰当关闭。在图6所示的实施方案中，以虚幻方式描绘传感器634因为其在表面下方并且在正常情况下使用者是看不到的。在瓶610未被激活或者被不恰当地放置在阱608中的情况下，盖子630不能恰当地关闭且不会与传感器634形成磁或电接触。任何此类与传感器634的接触的缺乏将被报告至控制系统并在用户界面604上提供合适的指示。

如图6所示，用户界面604可以包括各种读出和控制功能，通过这些功能可以控制联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统600的操作。用户界面可以包括读出屏640，其可以显示如下指示：对每个孵育器模块所选的温度，每个个体阱关于以下的状态，例如其是否含有灭菌指示剂瓶610、瓶610是否被恰当激活、放置和填充液体以及光检测器是否检测到任何指示检查中灭菌处理的失败的光。

仍参照图6，用户界面604可包括选择按钮642，其用于例如选择孵育的各方面，如孵育时间和/或温度，灭菌指示剂瓶中的特定生物指示剂的身份以及每个阱的状态。用户界面还可以包括选择按钮644，通过该按钮引导控制系统和用户界面一次一个集中于每个个体阱608。用户界面还可以包括与每个阱相关的指示灯646。指示灯646可以指示例如瓶610在相关阱608中的存在或用户界面和屏幕640现在正在指示点亮指示灯646的阱608的条件。虽然在图6中未单独显示，在一个实施方案中，用户界面还包括设定为被激活以提醒使用者在一个或多个阱中已获得正结果的可听和/或可视警报。此类警报可以包括引起选择按钮644和/或指示灯646闪烁，伴随着或不伴随着额外的可听警报声音如嗡嗡声、门铃声或电子哔哔声。用户界面604的前述元件仅是示例性的，本领域技术人员可以根据对特定应用的需要对本文所述的各种组件进行添加或删除。

图7A、7B、7C和7D描绘可以在图6的用户界面的屏幕640上显示的关于阱608和可以放置在阱中的瓶610的状态各种指示的实例。如图7A、7B、7C和7D中的每一个所示，屏幕640显示该实施方案中两个孵育加热器中的每一个的设定点温度。如将理解的，在具有多于两个孵育(左和右)加热器的系统中，每个单独的孵育加热器的设定点温度将单独地显示在显示屏640上。

图7A示出初始状态下的屏幕的实例，其中两个孵育加热器均被设定为在37℃下孵育。根据本发明的一个实施方案，在该实例中，屏幕640指示使用者插入灭菌指示剂瓶(根据本发明的一个实施方案，此处指定为CRONOS^TM，来自STERIS Corporation的灭菌指示剂瓶的商业实施方案的商标)，然后通过按下适当的选择按钮644选择相应的阱编号，开始孵育和读出插入到阱中的灭菌指示剂瓶的过程，然后监测被处理的信号数据。

图7B示出孵育后和读出后状态下的屏幕的实例，其中一个孵育加热器被设定为在37℃下孵育，另一个孵育加热器被设定为在57℃下孵育。在该实例中，屏幕640告知使用者阱9的结果是负的，并指示使用者通过按下相应的选择按钮644告知已收到结果来继续。

图7C示出孵育后和读出后状态下的屏幕的实例，其中一个孵育加热器被设定为在57℃下孵育，另一个孵育加热器被设定为在37℃下孵育。在该实例中，屏幕640告知使用者阱3的结果是正的，并指示使用者通过按下相应的选择按钮644以使被激活以提醒使用者阱3中的灭菌指示剂瓶得到正结果的警报停止。

图7D示出错误状态下的屏幕的实例，其中两个孵育加热器均被设定为在57℃下孵育。在该实例中，屏幕640告知使用者阱7中的灭菌指示剂瓶处于错误状态，并指示使用者按下相应的选择按钮644来继续。在一个实施方案中，当使用者按下选择按钮继续时，显示屏变化以告知使用者阱7中的瓶未被恰当激活、未被恰当放置在阱中、不含有足够的液体水平或者由于一些其他原因是错误的，以使操作者知道需要采取何种动作来更正错误状态。

图8包括了显示根据本发明的一个实施方案的示例性孵育和读出过程的图，其中已分析了灭菌指示剂瓶以确定评价中的灭菌处理是否是有效的。在图8所示的实施方案中，由存活、孵育微生物产生的光是荧光，尽管该光可以是如上文所公开的不同类型的光。如图8所示，出厂设定阈值斜率在图上由虚线表示，而四个示例性孵育的示例性斜率在图上由实线表示。

如图8所绘，在根据本发明的系统中应用的算法不需要或获取基线读数。该算法定期地例如每20秒记录每个阱的数据。这确保激活的瓶在整个孵育过程中含有适当的流体水平。在适当的孵育时间(例如3900秒)后，读数者开始将数据输入数据库。由该数据库生成曲线或线以计算例如3900秒和5400秒之间的斜率，并且针对出厂设定阈值斜率值再次检查该计算的斜率。如果计算的斜率在出厂设定阈值斜率值之上，灭菌指示剂瓶被认为是正的，表明评价中的灭菌处理不是有效的，即失败了。如果计算的斜率在出厂设定阈值斜率值之下，孵育继续进行。此后定期地，例如每1-5分钟，再次计算斜率并与阈值斜率值比较。在阈值斜率之上的任何计算的斜率值是正的，表明评价中的灭菌事件已失败。如果孵育两个小时后，计算的斜率再未超过出厂设定斜率阈值，灭菌指示剂瓶被认为是负的，意味着评价中的灭菌处理是成功的。注意出厂设定斜率阈值(1)不是通过对灭菌循环的每次评价进行的初次读数测定的，(2)对于给定的灭菌指示剂瓶不是特定的，(3)对于被评价的具体类型的灭菌循环不是特定的，(4)但适用于含有相同生物指示剂的所有灭菌指示剂瓶，不考虑被评价的灭菌循环的具体类型如何。在一个实施方案中，出厂设定斜率是略微正的，使得不是所有具有正值的斜率被读出生长为正的(和灭菌处理失败)，而仅是正的计算斜率超过预设值和普遍最小正斜率值的那些。

前述出厂设定斜率提供本发明的独特优点之一，因为其实现对灭菌效力更一致的测定，改善了系统的易用性，以及减少并因而改善了评价任何给定灭菌处理所需的时间。

虽然已关于某些特定的实施方式对本发明的原理进行解释，但是提供这些实施方式仅是出于举例的目的。可以理解，对于本领域技术人员而言，在阅读本说明书后，实施方式的多种修改方案将变得显而易见。因此，可以理解，本文公开的发明旨在涵盖落入随附权利要求范围内的这些修改方案。本发明的范围仅受权利要求范围的限制。

Claims (23)

1.一种联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统，包括：

含有所选的生物指示剂和液体的灭菌指示剂瓶，其中灭菌指示剂瓶包含构建材料、底板、定义纵轴的内腔和外侧表面，构建材料和外侧表面均适合于传递从内腔发出的光，底板适合于将引导到底板上的光传递到内腔中；

底板是平的并且与内腔定义的纵轴正交定向，

至少两个孵育器模块，每个孵育器模块独立地可操作地在多个独立可选的温度下孵育灭菌指示剂瓶，每个孵育器模块包括：

(a)至少一个加热元件，其可操作以将孵育器模块加热至多个独立可选的温度中的任何一个；

(b)至少一个阱，每个阱与一个加热元件相关联，并且设定每个阱的尺寸以接收和容纳灭菌指示剂瓶；

(c)光源，其定位于每个阱下方，以在灭菌指示剂瓶在阱中时引导源光垂直向上沿着灭菌指示剂瓶的内腔定义的纵轴通过底板；

(d)光检测器，其被定位为检测从内腔发出的发射光，所述光检测器被定位为相对于引导源光通过灭菌指示剂瓶的底板的方向成一定角度；

(e)用户界面，其可操作地与控制系统通信，所述控制系统包括硬件，所述硬件可操作用于：

单独地控制每个加热元件以在可选温度中的一个所选温度下操作，

操作光源，

操作光检测器，

操作用户界面，所述用户界面可操作地与所述控制系统通信以操作所述联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统，和

基于在灭菌指示剂瓶的孵育期间光检测器的输出计算并向用户界面输出关于灭菌处理的效力的数据。

2.权利要求1所述的系统，其中所述灭菌指示剂瓶还包括在沿着所述外侧表面的至少一部分的位置上设置的至少一个径向向外延伸的支承构件。

3.权利要求2所述的系统，其中每个阱包括从所述阱径向向外延伸的若干槽，其中所述槽的数量和位置对应于所述至少一个支承构件的数量和位置，并且其中每个阱适合于可操作地在对应于多个槽的若干方向上接收灭菌瓶。

4.权利要求3所述的系统，其中所述灭菌指示剂瓶适合于提供从所述灭菌指示剂瓶的内部发出的发射光的传递，而不考虑其在所述阱中的转动方向，条件是所述支承构件与所述槽对准并被接收在所述槽中。

5.权利要求1所述的系统，其中所述光检测器被定位的角度相对于引导所述源光通过所述灭菌指示剂瓶的底板的方向在约22°至约158°的范围内。

6.权利要求1所述的系统，其中所述光源是所选输出波长范围内的激发光源。

7.权利要求1所述的系统，其中所述光检测器适合于检测从所述灭菌指示剂瓶的内部发出的所选输出波长范围内的发射光。

8.权利要求1所述的系统，其中所述发射光包括光致发光、磷光或荧光中的一个或多个以及所述源光的一部分。

9.权利要求1所述的系统，其中所述多个可选温度在约20℃至约70℃的范围内。

10.权利要求1所述的系统，其中所述控制系统适合于操作用户界面以使使用者选择用于孵育放置到阱中的灭菌指示剂瓶的可选温度，以及提供在所述灭菌指示剂瓶被放置在阱中并进行孵育时光检测器检测到的发射光的任何变化的指示。

11.权利要求1所述的系统，其中每个阱适合于提供与所述灭菌指示剂瓶的外侧表面的至少大部分接触。

12.权利要求1所述的系统，其中所述光检测器被定位为基于所述发射光检测所述灭菌指示剂瓶(a)已被激活，(b)被正确定位在阱中，和/或(c)含有预定的流体水平的时间。

13.权利要求12所述的系统，其中所述系统适合于在用户界面提供信号以指示(a)、(b)或(c)中的任何一个或多个是否未被满足。

14.权利要求1所述的系统，其中所述控制系统包括硬件，所述硬件被配置成在孵育期间定期地采集来自光检测器的输出读数并计算由多个所采集的输出读数得到的线的斜率，比较计算的斜率与在所述灭菌瓶中包含的具体灭菌指示剂的预定阈值斜率，以及基于比较结果提供关于灭菌处理的效力的输出数据。

15.权利要求14所述的系统，其中所述控制系统被配置成在未首先测定基线或光检测器的最小输出值的情况下仅基于所述计算的斜率与所述预定阈值斜率的比较结果提供所述输出数据。

16.权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括单独用于每个孵育器模块的盖子，其中所述盖子和所述孵育器模块被配置成使得盖子仅在每个阱是空闲的或者被正确放置和激活的灭菌指示剂瓶占据时才是可关闭的。

17.一种测定灭菌处理的效力的方法，包括：

提供权利要求1所述的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统；

在预期使生物指示剂灭菌的条件下使灭菌指示剂瓶暴露于灭菌处理；以及

操作所述系统以测定所述灭菌处理是否是有效的。

18.一种测定灭菌处理的效力的方法，包括：

提供权利要求1所述的联合灭菌指示剂孵育器和读数器系统并在多个可选温度中的一个温度下操作与至少一个阱中的一个所选阱相关联的加热元件；

在预期使包含在灭菌指示剂瓶中的具体类型的生物指示剂灭菌的条件下使灭菌指示剂瓶暴露于灭菌处理；

激活暴露的灭菌指示剂瓶并将激活的灭菌指示剂瓶插入到所选的阱中；

通过引导光通过所述灭菌指示剂瓶的底板进入内腔，用光检测器检测从内腔出现的发射光，并向控制系统提供确认或缺乏确认，来证实激活的灭菌指示剂瓶已被激活，被正确定位在所选的阱中，并含有预定的流体水平；

在证实之后，在激活的灭菌指示剂瓶中孵育生物指示剂；

在孵育期间，引导源光通过底板进入内腔中，并操作光检测器以检测从内腔发出的发射光；和

操作控制系统以基于孵育期间来自光检测器的输出来计算并向控制系统输出数据以确定灭菌处理是否是有效的，并在用户界面提供指示效力或缺乏效力的信号。

19.权利要求18所述的方法，其中所述操作控制系统包括在孵育期间定期地采集来自光检测器的输出读数，计算由多个所采集的输出读数得到的线的斜率，比较计算的斜率与灭菌瓶中包含的具体类型的生物指示剂的预定阈值斜率，以及基于比较结果在用户界面提供信号。

20.权利要求19所述的方法，其中关于灭菌处理的效力的数据仅是基于计算的斜率与预定阈值斜率的比较结果，并且计算的斜率是在未首先测定基线或来自光检测器的最小输出值的情况下测定的。

21.权利要求20所述的方法，其中当计算的斜率等于或超过预定阈值斜率时，所述灭菌处理被认为是已失败的。

22.权利要求18所述的方法，其中两个所述灭菌指示剂瓶在单独的孵育器模块中在两个不同的温度下同时孵育。

23.权利要求18所述的方法，其中所述被光检测器检测到的发射光包括光致发光、磷光和荧光中的一个或多个。