CN110214191B - 包括两次连续污染的灭菌过程的验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于验证物品灭菌过程的方法，使得验证用该灭菌方法实现的无菌保证水平成为可能。根据本发明的方法的特征在于它包括进行用超过10⁵个微生物活细胞污染接收物品的容器的第一步骤，然后用所选择的过程进行第一灭菌循环，然后打开容器，用超过10⁵个微生物活细胞再次污染，然后用相同的过程进行第二灭菌循环，最后在第一灭菌循环后和第二灭菌循环后检查容器的无菌性。根据本发明的方法特别适用于用于健康用途的产品和装置。

Description

包括两次连续污染的灭菌过程的验证方法

技术领域

本发明涉及一种用于验证产品的灭菌过程的方法，特别是验证包装在可以打开然后重新密封的容器中的健康产品(医药，医疗器械，化妆品，生物技术产品等)的灭菌过程的方法，以及实现这种验证过程的设备。

背景技术

某些物品的无菌状态，特别是健康物品，尤其是可注射产品和这些产品的容器的无菌状态，对于本领域技术人员和健康当局来说是一直关注的问题。无菌状态在不同的标准和法规文本中以无菌保证水平的形式定义，称为“SAL”(无菌保证水平)，即每个灭菌物品的非无菌概率–不论是产品或是容器。

所选择的无菌保证水平SAL通常将统计浓度设定为低于形成活菌落的10^-6单位的阈值，由首字母缩略词“CFU”(菌落形成单位)指定，其对应于每一百万个物品中一个活微生物细胞最大值，对于每个消毒过的物品，仍然存在每一百万个中一个“机会”的无菌概率。

根据获得的曲线，灭菌过程可分为以下两类：

a)第一类灭菌过程，根据一些作者和一定数量的法规文本，可以推导出微生物活细胞数量的指数衰减曲线，这取决于诸如暴露时间或施加的辐照剂量；这些过程特别包括通过湿热，干热，环氧乙烷灭菌，以及通过β或γ辐射灭菌，

b)第二类灭菌过程，其中不能推断微生物活细胞数的指数衰减曲线作为例如暴露时间或施用剂量等参数的函数，所述第二类包括过氧化氢，过乙酸，或流体静压高压等显著灭菌。

用于评估第一类灭菌过程的无菌保证水平SAL的第一种方法使用所定义的微生物制备的生物指示物，或者如果可能的话，使用对于所选择的灭菌过程证明最难破坏的微生物；将这些生物指示物接种到需要消毒的物品(产品或容器)的样品中。在灭菌之后，通过改变灭菌过程的某些参数(通常是灭菌时间或剂量)来测量剩余数量的活微生物细胞，以便能够评估物品与该过程之间的相互作用。

通过该方法，根据几种灭菌参数获得活微生物细胞数的衰减曲线，通常包括使用湿热或干热或环氧乙烷的灭菌过程的暴露时间，并且包括接受的用于β或γ辐照的灭菌过程的剂量。

对于该第一评估方法，曲线通常针对非常低的污染水平延伸，包括统计学上少于单个存活的微生物细胞，以便推断灭菌过程的特征以实现SAL所寻求的无菌保证水平。

然而，这种方法存在问题，因为非常低水平污染的曲线外推是基于经验不能总是证明的假设。一些标准强制要求通过确实难以执行的措施达到高污染值的最小相关系数。

用于评估第二类灭菌过程的无菌保证水平SAL的第二种方法涉及用具有所需数量的微生物活细胞的生物指示物接种待灭菌的物品，通常在10³至10⁶个细胞之间，然后，在灭菌处理后，控制这些指示物的所有活细胞的破坏。

对于该方法，不能计算作为例如暴露时间或施加的灭菌剂量或甚至接种的细胞数等参数的函数的活微生物细胞数的衰减曲线。因此无法评估非无菌的可能性，这会带来确保SAL的问题。在某些情况下，法规和本领域技术人员都认为它是去污染而不需要达到无菌状态。

发明详述

本发明的目的特别是避免上述现有技术的所有问题。

为此目的，提出了一种用于验证任何物品的灭菌过程的方法，所述物品包括例如适于所考虑的灭菌过程的容器或容器中包含的产品。该方法适用于所有灭菌过程，主要目的包括但不限于旨在用于健康的产品和装置。

2002年8月6日公布的美国专利6,428,746描述了一种用于验证物品，特别是用于健康的产品的灭菌过程的方法，使得可以验证使用该灭菌过程实现的无菌保证水平，该过程包括：用超过10⁵个活微生物细胞进行物品污染的单一步骤，然后用所选过程进行灭菌循环，最后在灭菌循环后验证物品的无菌性。

根据本发明，提供了一种用于验证任何物品的灭菌过程的方法，该方法能够验证通过该灭菌过程实现的灭菌保证水平，其特征在于，其包括用超过10⁵个活微生物细胞污染接收所述物品的容器的第一步骤，然后用选定的灭菌过程进行第一灭菌循环，然后打开容器再次用超过10⁵个活微生物细胞污染所述容器，然后用相同的过程进行第二灭菌循环，最后在第一灭菌循环后和第二灭菌循环后检查容器的无菌性。

根据本发明的验证方法还可以包括以下特征中的一个或多个，这些特征可以彼此组合。

因此，有利地，每次污染用至少10⁶个活微生物细胞进行。

有利地，污染是被证明对于所选择的灭菌过程而言微生物活细胞最难以消除的污染。

有利地，验证容器的无菌性包括检测生物指示物，证明这些指示物都没有实现生长。

有利地，两次污染在相同条件下进行，并且两个灭菌循环也在相同条件下进行，除非由于该过程需要，并且特别是如果第二循环不能破坏至少5log的对于所考虑的灭菌过程而言最难破坏的微生物活细胞。

有利地，根据本发明的验证方法使得修改第二灭菌循环以确保实际上实现了至少5log的对于所考虑的灭菌过程而言最难以破坏的微生物活细胞的破坏成为可能。

有利地，本发明使得非常快速地执行打开、再污染和密封容器的操作，以便优化由第一循环、打开期间的等待时间、在相同环境条件下这些容器的再污染和密封以及第二循环组成的例程循环的执行时间成为可能。

该方法的目的是证明对于10⁵个微生物活细胞的初始污染而言至少是10^-5的无菌保证水平(SAL)，所述微生物被证实是最难以通过所考虑的灭菌过程进行破坏的。该方法完全独立于灭菌过程的操作模式，特别是灭菌过程是否属于上述第一类或第二类。

获得这样的SAL是基于获得至少10log的污染减少。

本方法的显著之处在于它实际证明了所述10log的污染减少，这是目前无法实现的。该方法包括：用至少10⁵个(优选被证明对于所考虑的灭菌过程是最难破坏的)微生物活细胞接种待灭菌的物品，进行第一灭菌循环(其成功地破坏了至少10⁵个该微生物活细胞)，然后打开容器，用至少10⁵个(被证明对于所考虑的灭菌过程是最难破坏的)微生物活细胞再次接种，密封容器，然后执行与第一灭菌循环相同的第二灭菌循环，其设法再次破坏至少10⁵个通过该灭菌过程最难破坏的微生物活细胞。

通过根据本发明的装置之一执行所述打开容器、再次接种和重新密封容器的操作。

在第一灭菌循环结束时，采用对于所考虑的灭菌过程最难破坏的10⁵CFU的微生物污染的样品，并进行本领域技术人员已知的和/或在法规文本中描述的测试，用于证明至少10⁵个微生物活细胞的破坏。因此，在第一循环结束时证明后者能够破坏5log的污染物。

在第二灭菌循环结束时，也采用对于所考虑的灭菌过程最难破坏的10⁵个微生物活细胞污染的样品，并进行本领域技术人员已知的和/或在法规文本中描述的相同的测试，用于证明至少10⁵个对于所考虑的灭菌过程最难破坏的微生物活细胞的破坏。

因此，在第二循环结束时证明，后者能够破坏额外的至少5log的微生物活细胞。

该第二循环的完成是必要的，因为容器及其所含的产品或物品已经经历了灭菌循环，该循环可能在新的灭菌循环期间影响它们的特性和行为。在没有测试的情况下，不可能说与第一循环相同的第二循环实际上破坏了额外的至少5log的对于所考虑的灭菌过程最难破坏的微生物活细胞。

在由于上述原因第二循环不能减少额外的至少5log的微生物活细胞的情况下，本领域技术人员可以很好地改变该第二循环的特征以实现至少5log的减少。

本方法的显著之处在于它使得证明第一循环的至少5log的破坏和第二循环的额外的至少5log的破坏成为可能，这是迄今为止没有方法可以实现的。

本方法的显著之处在于它可以证明由第一循环、在与打开容器所经历的条件相同的条件下的等待时间、重新接种、并密封容器、然后是第二循环组成的常规循环破坏了至少10log的对于所考虑的灭菌过程最难破坏的微生物。

如上所述，如果待灭菌容器灭菌前的初始污染小于或等于10⁵个细胞的对于所考虑的过程灭菌最难破坏的微生物，并且灭菌过程允许至少10log的这种微生物被破坏，则达到至少10^-5的SAL。

本方法的显著之处在于，如果初始污染小于10⁵的对于所考虑的灭菌过程最难破坏的微生物，则可以证明该SAL至少为10^-5。

本发明还涉及一种用于实施包括任何前述特征的验证方法的设备，该设备包括用于在工作站上连续移动容器的机构，所述工作站至少包括打开系统，接种机构和至少一个密封这些容器的系统。

根据该设备的第一个实施方式，所述至少一个打开系统，接种机构和至少一个封闭系统布置在容器的相同位置上。

根据本发明的设备的另一个实施方式，所述至少一个打开系统，接种机构和至少一个封闭系统布置在偏移的容器位置上。

附图简要说明

通过参考附图阅读通过示例并且以非限制性方式给出的以下描述，将更好地理解本发明并且将更清楚地显现其他特征和优点，附图中：

图1是表示对于能够建立指数衰减曲线的灭菌过程所显示的微生物活细胞数作为暴露时间或灭菌剂量的函数的测量曲线的图。

图2是表示该衰减曲线的对数转换的图。

图3是表示对于不产生指数衰减曲线的灭菌过程，微生物活细胞数作为曝光时间或灭菌剂量的函数的测量曲线的图。

图4以垂直于行进方向的垂直平面的截面示出了实施根据本发明的灭菌验证过程的设备的工作站。

图5是根据本发明的该设备的顶视图。

图6是根据一个变型实施方式的根据本发明的设备的顶视图。

本发明的优选实施方式的描述

图1表示第一类的灭菌过程，曲线2代表了在含有物品的密闭容器中引入包含等于10⁶的量N₀的微生物活细胞的生物指示物的之后，在灭菌过程暴露时间T之后或在辐照处理的情况下在剂量D之后测得的微生物活细胞数量N。

获得指数曲线，其在相当长的时间T或相当强的剂量D趋向于零。

或者，通过用低于10⁶的N数量的微生物活细胞的接种到密闭容器中，可以获得用于灭菌过程的相同类型的曲线，类似地产生根据最初接种在该产品内的量的指数衰减曲线。

图2表示通过图1所示的微生物活细胞数N的对数转换log(N)，基于暴露时间T或施加剂量D，计算阳性log(N)值的直线4。直线4在时间T＝0时开始，其值log(N)＝6，对应于10⁶个细胞的污染。

将注意到log(1)＝0，指数曲线的对数转换因此产生在时间T1(或剂量D1)处通过0的直线，其对应于表示测量的单个微生物活细胞数N＝1。

根据已知的用于这些灭菌过程的验证方法，各种研究提出了通过将其保持在0以下来推断负log(N)值中的直线的可能性。这些负值对应于小于1的数N，即每个处理过的容器中存活少于一个存活的微生物细胞的概率。

具体说，与医疗器械灭菌有关的欧洲标准“NF EN556”要求微生物细胞存在的概率小于10^-6，即灭菌物品仍含有存活的微生物的最大风险为每百万分之一，一些作者将其解释为相当于100万个灭菌物品中一个微生物活细胞的概率。因此，从污染log(N)＝6开始，需要减少12log，得到值log(N)＝-6，该值原则上在必要的处理时间T2或剂量D2达到。

在最初包含更多或更少数量的微生物活细胞的物品的情况下，由于灭菌过程给出的直线的斜率保持相同，则分别需要更长或更短的暴露时间(或更高或更低剂量)以达到值log(N)＝-6。

通常，常用的生物指示物含有10⁶至10⁷的微生物活细胞数。

为了避免下降到负log(N)值，可以从呈现非常高水平的污染(例如等于12)的生物指示物开始，以达到等于0的最终值。然而，市场上仍然没有这种类型的生物指示物，至少对于用于灭菌过程的参考微生物而言。

应该注意的是，许多用于灭菌的医疗装置或可注射产品的平均初始污染通常较低，通常少于10个微生物活细胞。然而，这种污染水平可能是随机的，并且不能排除异常的初始污染，例如接近等于10⁶的最大水平。

该验证方法提出的问题是，由于经验表明某些标准施加了最小相关系数，因此有时难以建立对数衰减的直线4。然后，不能建立负对数值，因此不能计算所需的T2暴露时间或D2剂量。

该验证方法的另一个问题是，不能通过实验验证将直线4延伸到强负值，并且误差范围仍然是未知的。

特别是对于log(N)＝-6值，必须在相同条件下测试一百万个单元，这实际上是不可行的。特别是，存在生物指示物的稳定性问题，其必须在非常短的时间内放置在所有物品中，以避免其自身的演变，这会使测试失真。

此外，不能排除对于log(N)的负值，微生物活细胞数量的进化规律不会复杂得多，因为这些微生物的破坏机制至今尚未完全理解。这些机制尤其取决于微生物的性质，所研究的灭菌过程，以及待灭菌产品与微生物类型之间的相互作用，这些通常是重要的。

图3表示第二类的灭菌过程，曲线6代表了在含有物品的密闭容器中引入包含等于10⁶的微生物活细胞的生物指示物的量N₀之后，在灭菌过程的暴露时间T之后测量的微生物活细胞的数量N。

获得连续下降的曲线6，其没有特定的形状。

提出第二类灭菌方法的文本规定，用含有确定数量(通常在10³到10⁶之间)的微生物活细胞的生物指示物接种物品，然后在灭菌后检查所有指示物都被破坏。

由于无法建立用于从一个参数测量细胞数量的常规曲线，因此我们无法计算这些过程的非无菌概率。此外，在某些情况下，法规以及本领域技术人员认为这是一种去污，没有义务达到无菌状态。

此外，除了使用非常高的流体静压力的方法之外，上面提出的一组验证方法所带来的另一个问题是人们不能均匀地处理灭菌负荷。具体说，对于使用干热、湿热或甚至环氧乙烷的方法，在负荷中存在系统的温度差异，并且对于进行辐照的方法，存在负荷的不同点之间获得剂量的差异。

因此在无菌保证方面存在显著差异，这些差异经常评估为几个log的染减少。

图4和5示出了适于实施根据本发明的验证方法的设备，用于任何灭菌过程，可以属于第一类以及第二类。

该设备包括细长板10，该细长板10接收沿纵向方向排列的一系列容器12，每个容器包含待消毒的产品。容器可具有各种形状和尺寸。容器具体可以是袋、囊袋、刚性或柔性烧瓶、注射器、刚性或柔性安瓿、热成型托盘、或旨在容纳任何待灭菌产品的任何其他容器。在这些待消毒的产品中，我们特别引用但不仅仅是健康产品，特别是药品(化学或生物技术)、医疗器械、化妆品、基因治疗产品、高级治疗药物、移植组织和器官、食品等。

为了简化描述，下面给出的例子将使用一种传统容器，即包含液体产品的柔性袋。

袋12在纵向方向的前进是通过手动或自动系统逐步进行的。

采用10⁶CFU的微生物活细胞，优选被证明对于所研究的灭菌过程最难被灭菌的微生物活细胞对待灭菌物品的一个或多个样品进行第一次污染之后，袋12先前经历了第一灭菌循环。

如果需要，通过机械夹紧装置使袋12平整并保持在板10上，所述袋12具有在横向方向上平行布置的颈部14，颈部由塞子16密封。板10包括用于使袋12沿着行进方向纵向平移的机构，例如传送带。

板10包括位于待处理的上游袋32和已经处理过的下游袋34之间的中央工作站30。工作站30使得袋12在打开、第一或第二污染以及随后密封该袋的连续操作期间保持在相同位置进行处理。

应该注意的是，在相似条件下进行两次污染是有意义的，特别是系统的工作站使袋12保持在相同位置，具有系统的打开时间，不会改变参数，使得这些接种获得可比较的效果。

具有固定在其上的设备的板10可以水平布置，或者在横向方向上倾斜，特别是在垂直平面中，升高颈部14，以便在袋12打开时防止产品泄漏。

板10支持固定在垂直引导件20上的切割刀片18，将颈部14横向地切割得更靠近其塞子16，以尽可能少地改变容器的内部容积。切割刀片18可以通过按压上支撑件22手动致动，或者例如通过包括电磁体的电致动器自动致动。

在通过切割其颈部14而打开袋12之后，该方法包括可以手动或自动执行的污染步骤，例如在已经打开几个袋的情况下同时使用注射器或单个或多个移液管。

板10在其颈部14被切割之后支持适于每种类型的袋12的密封装置，这种装置包括安装在下降系统26下方的矩阵24，该下降系统26尽可能靠近切口密封颈部，这也是为了限制其内部体积的变化和微生物的损失。

具体说，可以通过连续或不连续加热的电阻，通过高频密封，通过高电感电磁铁或通过适于密封袋的任何其他系统来执行密封操作。

下降系统26可以手动或自动操作，例如使用带有电磁铁的电动致动器。下降系统26在密封之后升高，以释放袋12，袋12然后可沿纵向移动。

如果必要的话，在板10上打开袋12的机械夹紧装置，该组袋纵向移动以在工作站30上放置新的袋子，并且通过手动或自动处理将下游袋子朝向灭菌器排空。有利地，对于第二次灭菌，将相同的袋放置在与第一次灭菌相同的位置的灭菌器中，这是为了获得相同的灭菌条件。

在布置(用于第一循环)或更换(用于第二循环)灭菌器中的所有袋12之后，开始灭菌循环。在第一个循环之后，显示生物指示物以验证没有指示物生长，并且在第二个循环之后进行相同的操作。

在第一个循环后没有生长证明这个循环已经破坏了至少10⁶个微生物孢子，这些微生物最难以通过所考虑的灭菌过程破坏，或者等同于它已经将该微生物的污染减少了至少6log。

第二个循环后没有生长也证明该循环减少了至少6log相同微生物的污染。

有利地，如果该第二循环不完全破坏接种的生物指示物，因此不会将污染减少至少6log，则本领域技术人员可以执行与第一循环不同的第二循环。这尤其可以通过第一次灭菌循环中产品或容器的变化来解释。

这两个循环已连续进行，两个循环的效果的累加使得可以证明该微生物的6+6＝12log的污染减少，如上面图2的图表所示。如果待灭菌物品的初始污染不超过10⁶个孢子，则在12log的污染减少后达到10^-6的无菌保证水平SAL，如图2所示。

生物指示剂由最难以通过所考虑的灭菌过程破坏的微生物构成，并且等于该微生物的10⁶个孢子的初始污染对应于非常不利的情况。对于10⁶个生物指示物孢子的初始污染，实现10^-6的SAL无菌保证水平对应于参考文本中描述为过度杀伤条件的情况。因此，根据本发明的方法中描述的本验证测试使得可以保证在待灭菌物品的微生物污染被控制到合理水平的所有情况下达到10^-6的SAL，与参考文献和法规文本中描述的相容，即用于比生物指示物的孢子抗性低的微生物混合物，显著少于10⁶个微生物活细胞。

常规地，足以完全相同地再现由第一灭菌循环、在验证测试期间描述的条件下的等待时间(时间，温度，压力等)、以及在该验证测试期间进行的同样相同的第二灭菌循环组成的验证条件。如果初始污染小于或等于10⁶孢子，则整个顺序使得可以以某种且经证实的方式保证达到10^-6的SAL。因此，如果待灭菌产品的初始污染小于10⁶个活微生物细胞，无论微生物是什么，因为它们对灭菌过程的抗性低于该孢子，整个这个顺序使得有可能以某种且经证实的方式保证达到10^-6的SAL。

通常，由于健康安全的明显原因，袋不会受到污染。将使用以下循环：第一次灭菌，对应于打开所需时间的等待时间，第二次接种并在与验证中使用的条件相同的条件下密封袋(时间，温度，压力等)，第二次消毒。

图6示出了具有中央工作站30的板10，中央工作站30接收纵向偏移的三个袋12a，12b，12c。在切割刀片18的第一袋12a上的切割操作，在第二袋12b上的接种以及在第三袋12c上的颈部的密封是同时进行的。

在这一系列的同时操作之后，所有的袋12在纵向上前进一步，以便在随后的袋上重复相同的操作。以这种方式，实现了设备的生产率增益，特别是采用自动切割和密封操作，因为三个操作是同时进行的。

显然，本发明不限于上述唯一的优选实施方式。

相反，它包含实施方式的所有可能的变型，只要这些变型不超出限定本发明范围的所附权利要求限定的范围。

因此，待灭菌的产品或物品可以不是产品或健康物品，只要它们可以进行灭菌即可。类似地，当这种容器能够通过切割系统打开并且之后立即重新密封并且所有这些都在短时间内完成时，容器可以不是袋。

在任何情况下，当然必须根据本发明的设备允许快速接种和密封灭菌负荷的所有容器，这是为了尽可能降低验证期间进行的两个灭菌循环之间经过的总时间。

Claims (9)

1.物品、特别是用于健康的产品或装置的灭菌过程的验证方法，以验证使用该灭菌过程实现的无菌保证水平，其特征在于，所述方法包括：用超过10⁵微生物活细胞污染接收物品的容器(12)的第一步骤，然后用所选择的灭菌过程进行第一灭菌循环，然后打开容器(12)以用超过10⁵个微生物活细胞再次污染，然后用相同的过程进行第二灭菌循环，最后在第一灭菌循环后和第二灭菌循环后检查容器(12)的无菌性。

2.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，每次污染用至少10⁶的微生物活细胞进行。

3.如权利要求1或2所述的验证方法，其特征在于，用对于所选择的灭菌过程被证明最难消除的微生物活细胞进行污染。

4.如权利要求1至3中任一项所述的验证方法，其特征在于，对容器(12)的无菌性的验证包括检测生物指示物，证明这些指示物都没有实现生长。

5.如权利要求1至4中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述两次污染在相同条件下进行。

6.如权利要求1至5中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述两个灭菌循环在相同条件下进行。

7.如权利要求1至6中任一项所述的验证方法，其特征在于，常规循环由第一灭菌循环、等待时间和第二灭菌循环组成。

8.如权利要求7所述的验证方法，其特征在于，所述常规循环中两个灭菌循环之间的等待时间等于在验证期间第一和第二循环之间实现污染负荷所需的时间。

9.如权利要求7和8中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述常规循环的环境条件与第一和第二循环之间污染负荷期间的环境条件相同或尽可能接近，所述环境条件包括时间、温度和压力。

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