CN109125773B - 一种等离子体灭菌指示剂 - Google Patents
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Abstract
本专利涉及等离子体灭菌指示领域，公开了一种等离子体灭菌指示剂，至少包括一种以上能在过氧化氢等离子体作用下产生颜色转变的染料，和一种在指示剂系统起固色作用的吡啶衍生物。本发明所述等离子体灭菌指示剂在过氧化氢等离子体灭菌前后发生明显的颜色变化，且经过灭菌后的颜色不会恢复到原来的颜色，色彩稳定性优异，能够可靠地判别灭菌目标物是否经过灭菌工序；吡啶衍生物的引入能够控制染料在过氧化氢等离子体中变色的速度，因而能够通过色调的变化判断灭菌目标物所受的灭菌条件是否恰当。
Description
技术领域
本专利涉及等离子体灭菌指示领域，更具体地，涉及一种等离子体灭菌指示剂，其在过氧化氢低温等离子体对灭菌目标物进行灭菌时，通过色调变化对灭菌目标物是否已经经过灭菌工序处理，或者是否有效地进行了灭菌进行确认。
背景技术
随着医疗卫生事业的迅速发展和医疗技术的不断提高，各种精密仪器和设备被逐步推广应用，而这些设备一般不能进行高温灭菌(主要是高温高压蒸汽、高温干热)。为了解决这一问题，各种低温化学灭菌方法也逐渐产生，如于20世纪50年代应用于医院灭菌的环氧乙烷低温灭菌，到20世纪90年代中期，环氧乙烷灭菌器被美国及中国国内的一些大城市医院广泛地使用。环氧乙烷对细菌、芽孢、真菌及病毒等各种微生物均具有杀灭作用；其灭菌机制是与细菌蛋白质分子、酶、核酸中的氨基、羟基、羧基或巯基相结合，对菌体细胞产生的破坏，从而达到灭菌作用。然而，环氧乙烷有毒，是可疑致癌物，除了极严格室内空气浓度控制，还需繁锁的净化排放处理，操作周期较长；另一种被广泛使用的就是低温蒸汽甲醛灭菌，其灭菌机理与环氧乙烷相似，同样存在气体有毒、需严格的浓度控制及净化处理、灭菌操作周期长等缺陷。
20世纪90年代，等离子体灭菌作为一项新的低温灭菌技术开始面试。等离子体是气体在加热或强电磁场作用下产生的，主要由电子、离子、原子、分子、活性自由基及射线等组成，即被称为“气浆”物质聚集态。现行的等离子体灭菌主要是利用过氧化氢(H2O2)激发成“气浆”进行灭菌，过氧化氢(H2O2)是活泼氧化剂，其分解物为水和新生态氧。过氧化氢等离子体的灭菌机理主要是由紫外线、高能粒子和活性自由基综合作用所致，其中活性自由基过氧化氢基、羟基等活性物质，与细菌体内的蛋白质和核酸结合，破坏其新陈代谢，从而起到消毒灭菌作用。过氧化氢低温等离子体灭菌系统的特点：灭菌速度快，只需55分钟左右，无需要解毒时间；不残留毒性物质，最终分解物为水和氧气对环境和医务人员安全。因此，过氧化氢低温等离子体灭菌系统(详参GB/T32309-2015)除了可用于医疗器械的消毒灭菌外，还被用于卫生材料、食品和餐具等需要消毒灭菌的行业和工作。
这些灭菌法的运用过程中重要的是：判别需要灭菌的器材是否经过了灭菌工序，检查作用于器材的灭菌效果是否适当。对此，因灭菌处理过程而发生色调变化的指示剂组合物已成为是否经过灭菌处理的判别手段或灭菌效果是否适当的检查手段。
现有各种用于显示过氧化氢存在的指示剂组合物都是基于酸碱滴定法的原理。酸碱指示剂各具有不同的pKa值，因此具有不同的酸碱指示颜色，这些酸碱指示剂有如：甲基紫、苦味酸、甲基绿、孔雀绿、甲酚红、甲基紫、百里酚蓝、甲基紫、茜素黄R、二甲基黄、溴酚蓝、刚果红、茜素红、溴甲酚绿、甲基红、溴酚红、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、中性红、酚红、甲酚红、酚酞、百里酚酞、茜素红S、茜素黄R、达旦黄等。通过将适用的酸碱指示剂配合一些碘化物，金属盐、过渡金属盐等，适用的水性聚合物溶液配予硫化氢，次氯酸钠等浸渍于滤试纸；过氧化氢在灭菌器内高频电磁场作用下形成等离子体，等离子体中有自由基 HO、过羟自由基HO2、激发态H2O2、活性氧原子O、活性氢原子H等活性因子与之反应作用产生颜色变化，因此所制备试纸能检测出过氧化氢。同样基于此化学作用也有一些以印刷油墨型式的产品应用于过氧化氢低温等离子体灭菌系统当中，但指示物成品在使用前后存在各样不稳定，如产品因外界空气水分接触物酸碱物质影响，长时间存放导致指示剂的变化区别不明显或经灭菌系统处理后存档记录期间有褪色等，这些都会影响着医院供应中心的日常管理。
发明内容
有鉴于此，本专利为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种稳定有效的用于过氧化氢低温等离子体灭菌系统的等离子体灭菌指示剂。本专利基于过氧化氢低温等离子体灭菌系统，旨在制备一种印刷油墨型式的指示剂，该油墨指示剂通过暴露于过氧化氢等离子体中，外观颜色产生明显变化；通过这种直观的颜色变化能有效判断物品器械有否经过过氧化氢等离子体灭菌处理，或判断过氧化氢等离子体有否在系统内完全有效地扩散。
为了解决上述存在的技术问题，本专利采用下述技术方案：
一种等离子体灭菌指示剂，至少包括一种以上能在过氧化氢等离子体作用下产生颜色转变的染料，和一种在指示剂系统起固色作用的吡啶衍生物。
过氧化氢等离子体灭菌指示剂与环氧乙烷气体灭菌用指示剂中所用的染料基本相同。但由于两者的灭菌机理不同，环氧乙烷气体是通过烷基化对菌体进行杀灭，而过氧化氢等离子体是通过更强的(射频离子)氧化将菌体杀灭，因此，两者使染料变色的机理也不同，环氧乙烷气体与染料作用后会稳定地生成或退变成另一种颜色；而过氧化氢等离子体在灭菌器内生成之后，即使有强氧化作用的过氧化氢与染料作用，也会出现指示剂不能变色、或能变色但不稳定或长时间放置后不能变色的情况。为此，本发明在指示剂中引入吡啶衍生物，作为过氧化氢等离体子灭菌处理中生成的已变色的染料的退色防止剂，使变色更加稳定地发生。
进一步地，所述吡啶衍生物为吡啶酮或吡啶硫酮或吡啶硫酮盐中的一种或多种。
吡啶衍生物与染料在具有强氧化作用的过氧化氢的作用下退色或配合作用下生成其他颜色，这当中吡啶衍生物的作用非常关键和重要，它影响并控制显色速度及显色稳定性，起到稳定的“显色速度与固色”控制。
进一步地，所述吡啶硫酮盐为吡啶硫酮铜、吡啶硫酮锌、吡啶硫酮钠、吡啶硫酮镁、吡啶硫酮镉、吡啶硫酮锆等的一种或多种。
还原染料、硫化还原染料在[O]、[H]离子自由基的作用下可发生明显的颜色转变，基于此本专利中所述染料优选还原染料、硫化还原染料中的至少一种，这些染料在碱性溶液中可被还原成可溶性的隐色体钠盐，大部分隐色体钠盐色泽较浅或无色(也有部分刚好相反)，这些隐色体钠盐在空气或其他氧化剂氧化作用下可转变为原来的颜色。如一些靛蓝还原染料隐色体为无色，但被氧化还原后则是暗蓝色；如蒽醌还原染料隐色体为红色被氧化还原后为浅黄色。其他染料虽也有颜色的转变但色差比不上还原染料、硫化还原染料；明显的前后色差能较好地起到指示作用。
所述吡啶衍生物优选带电离基团的吡啶衍生物。还原染料、硫化还原染料本不溶于水性体系，虽其隐色体能溶于水性体系，但随着体系PH值下降又会生成非水溶体，而引入带电离基团的吡啶硫酮铜、钠、锌可稳定体系，同时又起到提高等离子体灵敏度的作用。
所述还原染料包括蒽醌类还原染料、靛族类还原染料中的至少一种。
蒽醌类还原染料是以蒽醌或其衍生物合成的还原染料和具有蒽醌结构的染料。这类染料的隐色酸钠盐大部分均较未还原的色泽为深，只有极少数和未还原的色泽近似，这是由于原来没有共轭双键的蒽醌在还原成隐色酸钠盐后，产生了连贯的共轭双键的缘故。其化学反应原理为：
靛族类还原染料的化学反应原理为：
所述还原染料包括还原黄WG、还原橙6RTK、还原黄FFRK、还原蓝RS、RSN，还原蓝BC、还原蓝GCDN、还原蓝3G、5G，还原绿BB、还原黄G、还原金橙、还原深蓝OB、还原深蓝RB、还原黑BB、还原艳绿B、FFB，红紫R、亮紫3B、亮紫RR、紫红RRK、还原黄GC、艳绿FFB、靛蓝1号、还原蓝2B、还原红5B、桃红R、还原棕RRD、红紫RH、 RRN，粉红FFB、猩红B、还原紫BBF、还原猩红R、还原黑B、金黄GK、还原亮橙GK、亮蓝4G中的至少一种。
所述硫化还原染料包括硫化黄2G、硫化艳蓝CLB、硫化蓝RN、BN、BRN、硫化新蓝BBF、硫化深蓝3R、RL、硫化红棕3B、硫化黑BN、硫化还原蓝R、硫化还原黑CLN、硫化黄棕、硫化红棕等。
本发明所述等离子体灭菌指示剂还包括至少一种适用的水性聚合物树脂连结料。
本发明所选适用的水性聚合物树脂连结料有纤维素衍生物、水性聚丁二烯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸酯乳液等。所述纤维素衍生物包括羟甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)中的至少一种。
本发明优选一种或两种不同型号的水性聚氨酯乳液与另一种或两种不同型号的水性丙烯酸酯乳液进行复配应用。
本发明所述等离子体灭菌指示剂还包括消泡剂、助流剂、填料、颜料、增塑剂、表面活性剂、润湿分散剂、增稠剂、成膜助剂、表面活性剂中一种或多种。所述填料包括钛白粉、锌钡白、氧化锌的一种或多种。
指示剂所适用的承印物是各种非吸湿性材料，如PVC、PP、PET等合成纸材。
本专利与现有技术相比较有如下有益效果：
本发明所述等离子体灭菌指示剂在过氧化氢等离子体灭菌前后发生明显的颜色变化，且经过灭菌后的颜色不会恢复到原来的颜色，色彩稳定性优异，能够可靠地判别灭菌目标物是否经过灭菌工序；吡啶衍生物的引入能够控制染料在过氧化氢等离子体中变色的速度，因而能够通过色调的变化判断灭菌目标物所受的灭菌条件是否恰当。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本专利做进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：活性红B 5份、OB染料蓝0.5份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠2份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液30份、丙烯酸乳液30份；
助剂：纳米钛白粉2份、流变剂0.5份、成膜剂0.7份、消泡剂0.1份、增稠剂10份；溶剂：去离子水/醇19.2份。
实施例2
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：活性蓝BF4R 2.4份、分散桃红R3L 2.0份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠2份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液40份、丙烯酸乳液20份；
助剂：纳米钛白粉3份、流变剂0.3份、成膜剂0.7份、消泡剂0.4份、增稠剂10份；溶剂：去离子水/醇19.2份。
实施例3
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：活性紫5R 1.0份、还原黄G 0.5份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮锌1份、吡啶硫酮钡1份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液35份、丙烯酸乳液35份
助剂：纳米钛白粉3份、流变剂0.2份、成膜剂1.0份、消泡剂0.3份、增稠剂10份；溶剂：去离子水/醇12.5份。
实施例4
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：还原黑B 0.4份、活性紫5R 1.0份、分散蓝RRL 0.1份、还原黄G 0.2份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠1份、吡啶硫酮铜1份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液40份、丙烯酸乳液30份；
助剂：纳米钛白粉5.0份、流变剂0.2份、成膜剂0.8份、消泡剂0.2份、增稠剂10份；
溶剂：去离子水/醇10.1份。
实施例5
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：还原蓝RS 3.5份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠2份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液30份、丙烯酸乳液30份；
助剂：纳米钛白粉4.0份、流变剂0.5份、成膜剂0.7份、消泡剂0.1份、增稠剂10份；
溶剂：去离子水/醇19.2份。
实施例6
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：还原黄WG 4.4份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠2份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液40份、丙烯酸乳液20份；
助剂：纳米钛白粉3份、流变剂0.3份、成膜剂0.7份、消泡剂0.4份、增稠剂10份；
溶剂：去离子水/醇19.2份。
实施例7
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：还原靛蓝2.0份、分散桃红0.5份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠1.5份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液35份、丙烯酸乳液35份；
助剂：纳米钛白粉2份、流变剂0.2份、成膜剂1.0份、消泡剂0.3份、增稠剂10份；
溶剂：去离子水/醇12.5份。
实施例8
本实施例中，等离子体灭菌指示剂包括如下重量份的各组分：
染料：还原橙RF 3.5份；
吡啶衍生物：吡啶硫酮钠1.5份、吡啶硫酮镉0.5份；
水性聚合物树脂连结料：聚氨酯乳液30份、丙烯酸乳液30份；
助剂：纳米钛白粉4份、流变剂0.5份、成膜剂0.7份、消泡剂0.1份、增稠剂10份；
溶剂：去离子水/醇19.2份。
实施例9
本实施例与实施例5的区别在于，水性聚合物树脂连结料包括水性聚丁二烯树脂60份，其他同实施例5。
实施例10
本实施例与实施例6的区别在于，水性聚合物树脂连结料包括水性环氧树脂60份，其他同实施例6。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，等离子体灭菌指示剂中不包括吡啶衍生物，其他同实施例 1。
对比例2
本对比例与实施例6的区别在于，等离子体灭菌指示剂中不包括吡啶衍生物，其他同实施例 6。
测试方法：
1、将上述各实施例及对比例的等离子体灭菌指示剂分别在聚丙烯类合成纸(YupoCorporation公司制Yupo FGS-250)的基材上，用0.45m/m的环棒式湿膜涂布器进行手工涂布，制得相应的指示试纸，并将各指示试纸的初始颜色记录在表1中。
2、用成都老肯医疗科技股份有限公司的等离子体灭菌器(LK/DZK系列)进行灭菌处理(2分钟消除处理以及短循环处理)，并将变色结果记录在表1中。其中，2分钟消除处理是指将灭菌室减压至约0.5torr，该状态下向灭菌室内赋予高频能量制造空气等离子体状态，恢复一次压力后，再度减压至约0.4torr后，注入过氧化氢使之扩散2分钟的处理；短循环处理是指接着“2分钟消除处理”，使过氧化氢扩散6分钟后，少许减压，然后赋予高频能量制造过氧化氢的低温等离子体状态之后，进一步注入过氧化氢，扩散8分钟，赋予高频能量的处理。
3、将经过过氧化氢等离子体灭菌处理的各指示试纸置于23℃、90％RH的恒温恒湿槽中1个月后，将颜色变化记录在表1中。
表1测试结果
根据表1测试结果可知，以上实施例在等离子体灭菌处理前后都发生了明显的颜色转变，且转变后的颜色能够稳定地存在。从实施例1与对比例1、实施例6与对比例2的测试结果可知，吡啶衍生物在等离子体灭菌指示中起着关键作用，在实施例1中，吡啶衍生物是指示剂在等离子体灭菌处理前后是否发生颜色转变的关键因素，在实施例6中，吡啶衍生物影响指示剂在等离子体灭菌处理前后发生颜色转变的色差；从实施例5与实施例9、实施例6与实施例10的测试结果可以看出，聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液复配相较其他水性聚合物具有明显的优势，对多种非吸湿性基材附着力更优，对着色染料/还原染料相容较好，灭菌处理后展色不带暗色相。
显然，本专利的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利所作的举例，而并非是对本专利的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种等离子体灭菌指示剂，其特征在于，至少包括一种以上能在过氧化氢等离子体作用下产生颜色转变的染料，和一种在指示剂系统起固色作用的吡啶衍生物，所述吡啶衍生物为吡啶硫酮盐。
2.根据权利要求1所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述吡啶硫酮盐为吡啶硫酮铜、吡啶硫酮锌、吡啶硫酮钠、吡啶硫酮镁、吡啶硫酮镉、吡啶硫酮锆中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述染料包括还原染料、硫化还原染料中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述吡啶衍生物为带电离基团的吡啶衍生物。
5.根据权利要求1所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述指示剂还包括水性聚合物树脂连结料和助剂。
6.根据权利要求5所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述水性聚合物树脂连结料包括纤维素衍生物、水性聚丁二烯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸酯乳液中一种或多种。
7.根据权利要求6所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述纤维素衍生物包括羟甲基纤维素（CMC）、甲基纤维素（MC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟乙基甲基纤维素（HEMC）、羟丙基纤维素（HPC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述水性聚合物树脂连结料由一种或两种水性聚氨酯乳液与一种或两种水性丙烯酸酯乳液复配而成。
9.根据权利要求5所述的等离子体灭菌指示剂，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、助流剂、填料、颜料、增塑剂、表面活性剂、润湿分散剂、增稠剂、成膜助剂、表面活性剂中一种或多种；所述填料包括钛白粉、锌钡白、氧化锌中的一种或多种。
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