CN109720658A - 一种过氧化氢真空低温灭菌系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过氧化氢真空低温灭菌系统及方法,本发明的过氧化氢真空低温灭菌方法可以用于对温度要求敏感的生物制品灭菌,采用真空的方式保证在低温下H2O2不会产生冷凝;采用磁力驱动风机真空下扰流让电机和风机完全隔离,避免风机高速旋转产生轴头泄露;采用恒温盘管控制灭菌柜内的环境温度,保证生物产品在灭菌过程中不会因为温度过高而失去活性,同时避免灭菌过程中温度过低产生冷凝(露点传感器监测灭菌柜内的湿度);采用近红外光谱仪在真空下测量H2O2的浓度,解决了真空下浓度测量问题(常规的气体检测仪器只能在常压下采样检测);多次脉动灭菌的工艺控制,多次脉动提升容器内的H2O2气体浓度,使得H2O2气体在反复的压力变化过程中更充分的进入泡罩盒内进行灭菌。
Description
技术领域
本发明涉及一种灭菌系统及方法,尤其涉及一种采用汽化过氧化氢对生物医药制品进行消毒灭菌的真空低温灭菌系统及其方法。
背景技术
真空低温VHP灭菌柜主要是针对液体药物预填充注射产品(prefilled syringe,PFS)泡罩盒包装产品的最终外表面灭菌。目前,世界上所开展的最顶尖、最先进的重大疾病的治疗方法,如艾滋病,肿瘤等均与生物大分子药物有关,欧、美、日等国家均认同的生物大分子药物将是21世纪药物研究开发中最有前景的领域之一。抗体药物、基因重组蛋白药、疫苗等生物大分子药物多用于肿瘤、心脑血管、关节炎、肝炎、艾滋病等重大疾病的治疗和预防,收到各国政府和制药企业的高度重视。1986年,世界上首个单克隆抗体药物——用于治疗器官移植出现的排斥反应的抗cd3单抗OKT3获得美国FDA的上市批准,由此拉开了单抗药物发展的序幕。经过不到三十年的快速发展,单抗药物在肿瘤、自身免疫病、心血管疾病等领域取得了很好的成绩。随着获批抗体药物数量的增加,抗体市场规模也在不断扩大。1997年全球单抗药物销售额仅达3.7亿美元,而2007年销售额增长到了220亿美元,2013年这个数字已达到620亿。据了解,目前全国有100多家企业在做单抗,除了中信国健、赛金生物、百泰生物、海正药业等一些老牌企业外,近几年还涌现出了很多新兴企业,包括丽珠单抗、信达生物、百济神州、嘉和生物以及布局生物药领域的恒瑞医药等。
相对西林瓶来讲液体药物预填充注射器,成本较低且便于使用,对于生物类药物更容易控制计量,药品残留更少,减少了药品的中间转移环节,降低用药风险。液体药物预填充系统因其安全有效备受众多生物产品的生产厂的青睐。因此生物制药产品更多的采用了预灌封注射器+泡罩盒外包装的形式。
用于眼科或手术室无菌区域的产品通常需要将注射器放入无菌隔离包装。对其表面进行灭菌处理。生物制品不能承受高温灭菌,现有的灭菌方式为蒸汽、环氧乙烷和伽玛射线,药物和注射方式的发展使得传统灭菌方式的局限性越发明显。传统的灭菌方式常常会暴露于高温状态下或具有破坏的辐射中,导致药物或容器密封材料的降解,另外也有从胶塞渗入残留的灭菌剂的风险、灭菌时间过程和灭菌成本等也引发了担忧。
VHP灭菌可在常温下灭菌,材料相容性好,自动分解成水和氧气,无残留;灭菌效果稳定可靠;验证方便。本来应该是液体药物预填充注射器产品的理想灭菌方法。可是VHP灭菌在常压下H2O2的穿透性很差,很难穿过泡罩盒的呼吸纸对液体药物预填充注射器外表面进行灭菌。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷,本发明主要解决了生物产品在低温下的包装灭菌问题,关键技术是控制灭菌柜内的湿度和压力保证H2O2不冷凝,预灌封注射器的胶塞不位移,泡罩盒内H2O2浓度达到10ug/L,灭菌效力达到生物负荷下降6LOG对数的水平,最终灭菌实验已经通过了化学指示剂(CI)生物指示剂(BI)的灭菌挑战实验。灭菌过程中监控容器内的露点,通过温度和真空的控制灭菌避免了低温下H2O2的冷凝,为生物制药行业解决最终灭菌问题。
本发明的技术方案是:一种过氧化氢真空低温灭菌系统,其包括:
真空部,所述真空部包括真空泵及管道阀门;
容器部,所述容器部包括灭菌柜,所述灭菌柜内设置有由磁力驱动的扰流风机,且与所述真空泵连通;
发生部,所述发生部包括蒸发室和电加热装置,电加热装置设置于所述蒸发室用于对所述蒸发室加热,所述蒸发室连通所述灭菌柜;
加液部,所述加液部包括加液罐、蠕动泵、过滤器、储液罐以及电子秤,所述加液罐通过第一三通阀连通所述蠕动泵或者储液罐,所述蠕动泵进一步连接所述过滤器,所述过滤器可以分别通过所述第二三通电磁阀和电磁阀二连接所述蒸发室,所述储液罐通过第一三通阀连通所述蠕动泵和过滤器,所述电子秤计量加入所述储液罐中H2O2的重量。
进一步地,所述真空泵通过气动蝶阀连接到所述灭菌柜,所述真空泵与所述灭菌柜连接的管道上设有排残管道,所述排残管道上设有低浓度的H2O2传感器,所述H2O2传感器在灭菌结束后排残过程中检测所述灭菌柜内常压下H2O2的浓度。
进一步地,所述排残管道上还设有降解器,所述降解器分解H2O2。
进一步地,所述灭菌柜还包括近红外光谱仪、露点传感器以及压力传感器,所述近红外光谱仪测量灭菌柜内的H2O2浓度,所述露点传感器检测灭菌柜内的湿度,所述压力传感器检测灭菌柜内的压力。
进一步地,所述蒸发室上安装两个喷嘴和两个电磁阀,所述两个喷嘴分别通过所述第二三通阀和第二电磁阀与所述蠕动泵连接。
进一步地,所述蒸发室设有超温继电器,蒸发室超过设定温度时所述超温继电器关闭所述电加热装置。
进一步地,所述蒸发室通过管道接入洁净干燥的压缩空气,压缩空气气流将H2O2气体通过气动蝶阀带入所述灭菌柜内。
本发明还包括一种利用权利要求1所述灭菌系统来实现灭菌的方法,具体技术方案为:
一种过氧化氢真空低温灭菌的方法,其包括以下步骤:
1)将需要灭菌的生物医药制品放入灭菌柜,关闭灭菌柜门,然后对灭菌蒸
发室进行升温,蒸发室温度达到设定值后,保温5min;
2)恒温盘管对灭菌柜内进行恒温控制,保证灭菌柜内的温度在生物医药
制品允许值范围内,恒温10-30min,恒温过程中开启灭菌柜内的磁力驱动
风机,对灭菌柜内的空气进行内循环保证灭菌柜内温度的均匀性;
3)开启真空泵对灭菌柜内抽真空,真空度达到设定值保持30-60s;
4)在蒸发室内注入H2O2,注射速度和时间可设定;注射完成后,保持2-10S.
5)开启压缩空气控制阀,低露点的压缩空气将蒸发的H2O2气体带入灭菌柜内,磁力驱动风机一直开启,让灭菌柜内注射的H2O2分布均匀;
6)再次开启真空泵对蒸发室和灭菌柜内抽真空到设定值;
7)脉动注入H2O2,脉动过程中提升灭菌柜内H2O2的浓度,近红外光谱仪实时监控灭菌柜内H2O2的浓度;
8)重复步骤4-7达到直到近红外光谱测得灭菌柜内的H2O2的浓度达到设定值,注入H2O2过程中监控灭菌柜内的露点与灭菌柜内的温度做对比,露点接近实际温度时停止注射,抽真空降低灭菌柜内的露点;
9)开启复压阀,使得灭菌柜内回复大气压,然后再打开真空泵和真空阀再次对灭菌柜抽真空到设定值;
10)重复步骤9,直到常压时,低浓度的传感器测量H2O2浓度已低于安全值,排残结束。
优选地,步骤1还包括,对H2O2供给管路上的加热伴带也进行升温控制,加热伴带温度达到设定值后,保温5min。
优选地,在步骤8中,最后一次注入H2O2时,注入速度,注入时间可以设定,注入结束后保持灭菌30-60min。
综上所述,本发明的有益效果在于:本发明的灭菌系统中灭菌柜可以用于对温度要求敏感的生物制品灭菌,采用真空的方式保证在低温下H2O2不会产生冷凝;采用磁力驱动风机真空下扰流让电机和风机完全隔离,避免风机高速旋转产生轴头泄露;采用恒温盘管控制灭菌柜内的环境温度,保证生物产品在灭菌过程中不会因为温度过高而失去活性;采用近红外光谱仪在真空下测量H2O2的浓度,解决了真空下浓度测量问题(常规的气体检测仪器只能在常压下采样检测);多次脉动灭菌的工艺控制,多次脉动提升容器内的H2O2气体浓度,使得H2O2气体在反复的压力变化过程中更充分的进入泡罩盒内进行灭菌。
下面通过实施例来更详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明的过氧化氢真空低温灭菌系统的结构示意图。
具体实施方式
下面以实施例结合附图的方式对本发明进行进一步说明。
本发明的真空低温VHP灭菌方法主要解决了生物产品在低温下的包装灭菌问题,其关键是控制灭菌柜内的湿度和压力保证H2O2不冷凝,预灌封注射器的胶塞不位移,泡罩盒内H2O2浓度达到10ug/L,灭菌效力达到生物负荷下降6LOG对数的水平,目前本发明的方法已经通过了化学指示剂(CI)生物指示剂(BI)的灭菌挑战实验。
图1为本发明的过氧化氢真空低温灭菌系统的结构示意图,通过该灭菌系统来实现本发明的方法,
如图1所示,本发明的过氧化氢真空低温灭菌系统包括真空部、容器部、发生部以及加液部四个部分,真空部用于对容器部中的灭菌柜进行抽真空,为灭菌柜内的空间提供真空环境,使得注入的H2O2能顺利穿透呼吸器达到为泡罩盒内的预填充注射器表面灭菌。真空部包括有真空泵1,真空泵1通过气动蝶阀2连接到灭菌柜18,并且在真空泵1与灭菌柜18连接的管道上设有排残管道,排残管道上安装了低浓度的H2O2传感器3,H2O2传感器3检测排残过程中常压下容器内的H2O2浓度水平,增加了操作的安全。通过在排残管道上还设计了降解器,用于分解H2O2,避免对环境的影响,同时在灭菌柜18内还设有真空探头,真空探头测量灭菌柜18容器内部的真空度。
加液部,加液部包括加液罐15、蠕动泵10、过滤器9、储液罐12以及电子秤24,所述加液罐15通过第一三通阀连通所述蠕动泵10,所述蠕动泵10进一步连接所述过滤器9,所述过滤器9连接所述蒸发室18,所述过滤器9通过第二三通阀8连通所述蒸发室20和储液罐12,所述电子秤计量21计量加入所述储液罐中H2O2的重量。工作时,加液罐15内储存有H2O2,H2O2通过第一三通阀11,蠕动泵10经过滤器9过滤后再经过第二三通阀8打入储液罐12中,储液罐12上装有液位开关13和隔膜阀14,达到上液位加液完成。同时电子秤24计量加入H2O2的重量。设备在准备灭菌时蠕动泵10一直处于开启状态,消除管路内的气泡提高注射的精度,蠕动泵10出口处的压力开关检测蠕动泵10的工作,压力不足时报警。为了增加注射计量的精度,蠕动泵10在注射H2O2到蒸发室20时,可脉冲控制注射速度;
发生部,包括蒸发室20和电加热装置22,电加热装置22设置于所述蒸发室20用于对所述蒸发室加热,所述蒸发室20连通所述灭菌柜18,在蒸发室20上安装了两个喷嘴和两个电磁阀8,21控制注射量,在大量注射的时候可以将第二电磁阀8和第二三通阀8都打开,需要精确控制时可只开第二电磁阀8。蒸发室20通过电加热装置22实现H2O2的闪蒸。蒸发室20上装有超温继电器,避免电加热超温。洁净干燥的压缩空气接入蒸发室的入口,气流将H2O2气体通过气动蝶阀19带入灭菌柜18内。H2O2气体进入灭菌柜18采用多点进入,而且的在蒸发室20与灭菌柜18连接的管道上设计了加热伴带7,用于管道内的灭菌气体进行加热,对避免灭菌气体在进入容器前出现冷凝。
容器部包括灭菌柜18,,灭菌柜18容器内部设置了磁力驱动的扰流风机5,保证真空下H2O2的气体浓度均匀。由于真空下传统的H2O2浓度检测没办法使用,本系统采用美国进口的近红外光谱仪16测量容器内的H2O2的浓度。设备上设计了VAILASA的露点传感器4,检测容器内的湿度,避免冷凝,还设有压力传感器6,检测容器内的压力。
通过上述灭菌系统,本发明的灭菌方法具体包括以下步骤:
1)将需要灭菌的生物医药制品放入灭菌柜18,关闭灭菌柜门,然后对灭菌
蒸发室20进行升温,蒸发室20温度达到设定值后,保温5min;
2)恒温盘管16对灭菌柜18内进行恒温控制,保证灭菌柜18内的温度在
生物医药制品允许值范围内,恒温10min,开启灭菌柜18内的磁力驱动风
机5,对灭菌柜18内的空气进行内循环;
3)开启真空泵1对灭菌柜18内抽真空,真空度达到设定值保持30s;
4)在蒸发室20内注入H2O2,注射速度和时间可设定;注射完成后,保持10S.
5)开启隔膜阀23,低露点的空气将蒸发的H2O2气体带入灭菌柜18内,磁力驱动风机5一直开启,让灭菌柜18内注射的H2O2分布均匀;
6)再次开启真空泵1对灭菌柜18和蒸发室20内抽真空到设定值;
7)脉动注入H2O2,脉动过程中提升灭菌柜18内H2O2的浓度,近红外光谱仪17实时监控灭菌柜18内H2O2的浓度;
8)重复步骤4至7直到近红外光谱仪16测得灭菌柜内的H2O2的浓度达到设定值,注入H2O2过程中监控灭菌柜内的露点与灭菌柜内的温度做对比,露点接近实际温度时停止注射,抽真空降低灭菌柜内的露点;
9)开启复压阀,使得灭菌柜内回复大气压,然后再打开真空泵1和气动蝶阀2对灭菌柜抽真空到设定值;
10)重复步骤9,直到常压时,低浓度的传感器3测量H2O2浓度已低于安全值,排残结束。
步骤1还包括,对H2O2供给管路上的加热伴带7也进行升温控制,加热伴带7温度达到设定值后,保温5min。
优选地,在步骤8中,最后一次注入H2O2时,注入速度,注入时间可以设定,注入结束后保持灭菌30-60min。
本发明的低温真空VHP灭菌系统及方法及其终端不限于上述实施例,可以进行多种变型。总之,在不脱离本发明精神范围内的所有改进都落入本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述灭菌系统包括:
真空部,所述真空部包括真空泵;
容器部,所述容器部包括灭菌柜,所述灭菌柜内设置有由磁力驱动的扰流风机,且与所述真空泵连通;
发生部,所述发生部包括蒸发室和电加热装置,电加热装置设置于所述蒸发室外部用于对所述蒸发室加热,所述蒸发室连通所述灭菌柜;
加液部,所述加液部包括加液罐、蠕动泵、过滤器、储液罐以及电子秤,所述加液罐通过第一三通阀连通所述蠕动泵或者储液罐,所述蠕动泵进一步连接所述过滤器,所述过滤器可以分别通过所述第二三通电磁阀和电磁阀二连接所述蒸发室,所述储液罐通过第一三通阀连通所述蠕动泵和过滤器,所述电子秤计量加入所述储液罐中H2O2的重量。
2.根据权利要求1所述的过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述真空泵通过气动蝶阀连接到所述灭菌柜,所述真空泵与所述灭菌柜连接的管道上设有排残管道,所述排残管道上设有低浓度的H2O2传感器,所述H2O2传感器在灭菌结束后排残过程中检测所述灭菌柜内常压下H2O2的浓度。
3.根据权利要求2所述的过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述排残管道上还设有降解器,所述降解器分解H2O2。
4.根据权利要求1所述的过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述灭菌柜还包括近红外光谱仪、露点传感器以及压力传感器,所述近红外光谱仪测量灭菌柜内的H2O2浓度,所述露点传感器检测灭菌柜内的湿度,所述压力传感器检测灭菌柜内的压力。
5.根据权利要求1所述的过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述蒸发室上安装两个喷嘴和两个电磁阀,所述两个喷嘴分别通过所述第二三通阀、第二电磁阀和所述蠕动泵连通。
6.根据权利要求1所述的过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述蒸发室设有超温继电器,超过设定温度时所述超温继电器关闭所述电加热装置。
7.根据权利要求1所述的过氧化氢真空低温灭菌系统,其特征在于,所述蒸发室通过管道接入洁净干燥的压缩空气,压缩空气气流将H2O2气体通过气动蝶阀带入所述灭菌柜内。
8.一种过氧化氢真空低温灭菌的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将需要灭菌的生物医药制品放入灭菌柜,关闭灭菌柜门,然后对灭菌蒸发室进行升温,蒸发室温度达到设定值后,保温5min;
2)恒温盘管对灭菌柜内进行恒温控制,保证灭菌柜内的温度在生物医药制品允许值范围内,恒温10-30min,恒温过程中开启灭菌柜内的磁力驱动风机,对灭菌柜内的空气进行内循环;
3)开启真空泵对灭菌柜内抽真空,真空度达到设定值保持30-60s;
4)在蒸发室内注入H2O2,注射速度和时间可设定;注射完成后,保持2-10S.
5)开启氮气控制阀,低露点的氮气将蒸发的H2O2气体带入灭菌柜内,磁力驱动风机一直开启,让灭菌柜内注射的H2O2分布均匀;
6)再次开启真空泵对蒸发室和灭菌柜内抽真空到设定值;
7)脉动注入H2O2,脉动过程中提升灭菌柜内H2O2的浓度,近红外光谱仪实时监控灭菌柜内H2O2的浓度;
8)重复步骤4至7直到近红外光谱测得灭菌柜内的H2O2的浓度达到设定值,注入H2O2过程中监控灭菌柜内的露点与灭菌柜内的温度做对比,露点接近实际温度时停止注射,抽真空降低灭菌柜内的湿度;
9)开启复压阀,使得灭菌柜内回复大气压,然后再打开真空泵和真空阀再次对灭菌柜抽真空到设定值;
10)重复步骤9,直到常压时,低浓度的传感器测量H2O2浓度已低于安全值,排残结束。
9.根据权利要求8所述的过氧化氢真空低温灭菌的方法,其特征在于,步骤1还包括,对H2O2供给管路上的加热伴带也进行升温控制,加热伴带温度达到设定值后,保温5min。
10.根据权利要求9所述的过氧化氢真空低温灭菌的方法,其特征在于,在步骤8中,最后一次注入H2O2时,注入速度,注入时间可以设定,注入结束后保持30-60min。期间扰流风机一直工作。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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