CN116033930A

CN116033930A - 移动前沿灭菌监测装置

Info

Publication number: CN116033930A
Application number: CN202180056521.7A
Authority: CN
Inventors: 乔舒亚·D·埃里克森; 朱塞比·M·博马里托; 瑞安·T·沃尔特; 蒂莫西·J·尼斯; 杰弗里·M·弗林
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: Shuwanuo Intellectual Property Co
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2023-04-28
Also published as: EP4196181A1; WO2022034498A1; US20230302179A1

Abstract

本公开涉及灭菌监测装置以及用于使用灭菌监测装置来评估灭菌过程的方法和套件。

Description

移动前沿灭菌监测装置

背景技术

许多物体在使用之前需要灭菌。例如，医疗器械通常在涉及与灭菌剂的接触的过程中进行灭菌，该灭菌剂诸如为蒸汽或其他灭菌液体或气体(诸如环氧乙烷或汽化过氧化氢)。这些方法通过控制若干物理和化学参数来实现灭菌，该参数诸如：温度、压力以及灭菌剂浓度和物理状态。许多物体例如由于物体形状、污染物类型和/或热敏材料的包含而需要不同灭菌过程。

关键是具有用于确保完全灭菌的装置。当前策略采用具有允许用户确定装置是否已充分暴露于灭菌剂的化学指示剂或生物指示剂的装置。例如，如果装置已充分暴露于灭菌剂，则化学指示剂可改变颜色，从而指示灭菌成功。这些装置通常被设计成模拟相对于标准化负载(即，包括特定数量和/或类型的物体的典型负载)的挑战。然而，此类装置不能够准确地评估偏离标准的负载，例如，具有大量工具的负载和/或具有特别有挑战性的工具的负载(诸如具有灭菌剂难以接达的空腔和内腔的那些负载)。换句话说，当前装置不是通用的。

此外，重要的是具有用于监测灭菌过程的装置。当前灭菌装置不能够显示灭菌周期之间的不一致性，因为它们仅提供通过/失败信息。不一致性可指示机器正在衰退和/或机器未在整个负载上均匀地提供足够灭菌。例如，无效的腔室排空、不充分的灭菌剂浓度、机器泄漏、或以其他方式不充分的温度或压力可损害灭菌过程。

发明内容

本发明公开了一种灭菌监测装置，该灭菌监测装置可在一系列灭菌条件下运行，因为其可提供关于灭菌程度的信息。这种显示灭菌梯度的能力可提供关于机器一致性和性能的信息，并且还提供允许多于一个灭菌模式的装置。

在一个实施方案中，描述了一种灭菌监测装置。灭菌监测装置可包括挑战网络和封装挑战网络的壳。挑战网络可具有流动通道和多个指示剂隔室。流动通道可包括用于接收灭菌剂的入口端口。每个指示剂隔室可包括一种或多种指示剂并且与流动通道流体连通。壳可允许灭菌剂仅经由流动通道接达多个指示剂隔室。

在一个实施方案中，描述了一种灭菌监测装置。灭菌监测装置可包括多个挑战网络、至少一个培养基隔室和封装挑战网络的壳。每个挑战网络可包括具有用于接收灭菌剂的入口端口的流动通道，以及包括一种或多种指示剂的一个或多个指示剂隔室，其中至少一种指示剂是生物指示剂。培养基隔室可包括营养培养基。营养培养基可与一个或多个指示剂隔室流体连通。

在一个实施方案中，描述了一种用于评估灭菌过程的方法。方法可包括提供灭菌监测装置；将灭菌监测装置暴露于灭菌方案中规定的条件。灭菌方案可包括允许灭菌剂与灭菌监测装置接触持续一定时间段；检查一种或多种指示剂的颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化；将颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化与灭菌阈值进行比较；以及考虑灭菌阈值来确定颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化是否指示令人满意的灭菌。

在一个实施方案中，描述了一种套件。套件可包括本文所述的灭菌监测装置，以及指导用户执行本文所述的用于评估灭菌过程的方法的指令。

附图说明

图1A示出了具有沿单个挑战网络的流动通道定位的所有指示剂隔室的本公开的一个实施方案。

图1B是从图1A中的实施方案的点B观察的透视图。

图1C是从图1A中的实施方案的点C观察的透视图。

图2A示出了具有沿单个挑战网络的子流动通道定位的指示剂隔室的本公开的一个实施方案。

图2B是从图2A中的实施方案的点B观察的透视图。

图2C是从图2A中的实施方案的点C观察的透视图。

图3A示出了具有沿单个挑战网络的流动通道定位的指示剂隔室和培养基隔室的本公开的一个实施方案。

图3B是从图3A中的实施方案的点B观察的透视图。

图3C是从图3A中的实施方案的点C观察的透视图。

图4A示出了具有多个挑战网络的本公开的一个实施方案。

图4B是从图4A中的实施方案的点B观察的透视图。

图5A示出了具有多个挑战网络的本公开的一个实施方案，每个挑战网络具有不同配置。

图5B是从图5A中的实施方案的点B观察的透视图。

图6A示出了具有多个具有培养基隔室的挑战网络的本公开的实施方案。

图6B是从图6A中的实施方案的点B观察的透视图。

图7A示出了具有多个具有培养基隔室的挑战网络的本公开的实施方案。

图7B是从图7A中的实施方案的点B观察的透视图。

图8示出了具有沿流动通道定位的指示剂隔室和用于引入培养基的装置的本公开的一个实施方案。

图9示出了具有沿子流动通道定位的指示剂隔室的本公开的一个实施方案。

图10是描绘在暴露于蒸汽3分钟后的本公开的一个实施方案的荧光数据的曲线图。

图11是描绘在暴露于蒸汽6分钟后的本公开的一个实施方案的荧光数据的曲线图。

图12是详细描述用于评估本公开的灭菌方案的方法的流程图。

图13是本公开的套件的图。

具体实施方式

本发明描述了具有移动前沿的灭菌监测装置和采用移动前沿灭菌监测装置以用于评估灭菌过程的方法。本公开的装置具有优于常规装置的若干优点。例如，大多数已知装置包括沿灭菌剂流动通道的一种指示剂。此类装置仅能够根据该特定装置的耐受性向用户告知灭菌过程是通过还是失败。在多于一个灭菌剂流动通道(具有不同长度)处提供指示剂的已知装置简单地允许用户确定是否为给定过程分配了足够时间。

相反，移动前沿装置被配备有沿单个流动通道的多个指示剂，其在许多方面中允许更通用的应用。本发明装置可在单个装置内包括各种指示剂、不同类型的指示剂和处于不同浓度的指示剂。因此，这些装置被配备用于许多灭菌方案中的任一者。此外，用户甚至可将这些装置用于在不同条件下进行的后续灭菌。

此外，当灭菌剂沿流动通道行进得越远时，移动前沿装置有助于流动阻力的增加。在一些情况下，流动阻力的增加可模拟非标准灭菌负载，诸如具有带有难以接达形状的物体的负载，或具有比平常更多的物体的特别重的负载。换句话说，可依靠沿流动通道位于更远处的指示剂来识别适用于更大和/或不同负载的灭菌过程。

最后，本文所述的灭菌监测装置还可监测灭菌机器的周期之间的一致性。受灭菌剂影响的指示剂(即移动前沿的到达)的数量的波动可向用户指示灭菌机器可能需要维护。在一些情况下，早期维护可防止将机器从操作中拉出以进行修理—可能削弱医院的事件。

图1A示出了具有挑战网络102的灭菌监测装置100，该挑战网络包括具有用于接收灭菌剂的入口端口106的流动通道104和多个指示剂隔室108。入口端口106是灭菌剂可进入装置的唯一路径。如图所示，每个指示剂隔室108包括一种或多种指示剂110。灭菌监测装置100还包括封装挑战网络的壳112。灭菌监测装置100进行取向的方向是相对于在X方向上的重力方向，如所示的坐标图指示的。如图所示，点C是装置的顶部并且点B是装置的底部。

图1B是如从点B(底部)观察的灭菌监测装置100的透视图。

图1C是如从点C(顶部)观察的灭菌监测装置100的透视图。

图2A示出了具有挑战网络102的灭菌监测装置200，该挑战网络包括具有用于接收灭菌剂的入口端口206的流动通道204和多个子流动通道205。如图所示，子流动通道中的每一者包括容纳一种或多种指示剂210的指示剂隔室208。灭菌监测装置200还包括封装挑战网络的壳212。灭菌监测装置100进行取向的方向是相对于在Z方向上的重力方向，如所示的坐标图指示的。如图所示，点C是装置的一侧并且点B是装置的相对侧。

图2B是从B点观察的灭菌监测装置200的透视图。

图2C是从C点观察的灭菌监测装置200的透视图。

图3A示出了具有挑战网络302的灭菌监测装置300，该挑战网络包括具有用于接收灭菌剂的入口端口306的流动通道304和多个指示剂隔室308。如图所示，每个指示剂隔室308包括一种或多种指示剂310。壳312封装挑战网络。灭菌监测装置300还包括具有一个或多个营养培养基316的培养基隔室314。培养基隔室314通过屏障318与指示剂隔室308分开。灭菌监测装置100进行取向的方向是相对于在X方向上的重力方向，如所示的坐标图指示的。如图所示，点C是装置的顶部并且点B是装置的底部。

图3B是从B点观察的灭菌监测装置300的透视图。

图3C是从C点观察的灭菌监测装置300的透视图。

图4A示出了具有多个挑战网络402的灭菌监测装置400。每个挑战网络402包括具有用于接收灭菌剂的入口端口406的流动通道404和包括一种或多种指示剂410的一个或多个指示剂隔室408。灭菌监测装置400还包括至少部分封装挑战网络402的壳412。装置可被定向成使得重力在X、Y或Z方向上。

图4B是从B点观察的灭菌监测装置400的透视图。

图5A示出了具有多个挑战网络502的灭菌监测装置500。每个挑战网络502包括具有用于接收灭菌剂的入口端口506的流动通道504和包括一种或多种指示剂510的一个或多个指示剂隔室508。指示剂隔室508沿流动通道504和子流动通道505中的一者或多者定位。灭菌监测装置500还包括至少部分封装挑战网络502的壳512。装置可被定向成使得重力在X、Y或Z方向上。

图5B是从B点观察的灭菌监测装置500的透视图。

图6A示出了具有多个挑战网络602的灭菌监测装置600。每个挑战网络602包括具有用于接收灭菌剂的入口端口606的流动通道604和包括一种或多种指示剂610的一个或多个指示剂隔室608。灭菌监测装置600还包括具有一个或多个营养培养基616的培养基隔室614。培养基隔室614通过屏障618与指示剂隔室608分开。壳612至少部分地封装挑战网络602。装置可被定向成使得重力在X、Y或Z方向上。

图6B是从B点观察的灭菌监测装置600的透视图。

图7A示出了具有多个挑战网络702的灭菌监测装置700。每个挑战网络702包括具有用于接收灭菌剂的入口端口706的流动通道704和包括一种或多种指示剂710的一个或多个指示剂隔室708。如图所示，装置700包括在指示剂隔室708下方的培养基隔室716。灭菌监测装置700还包括至少部分封装挑战网络702的壳712。装置可被定向成使得重力在X、Y或Z方向上。

图7B是从B点观察的灭菌监测装置700的透视图。

图8示出了具有挑战网络802的灭菌监测装置800，该挑战网络包括具有用于接收灭菌剂的入口端口806的流动通道804。流动通道804具有多个子流动通道805。如图所示，每个子流动通道包括具有一种或多种指示剂810的指示剂隔室808。灭菌监测装置800还包括封装挑战网络802的壳812。壳812包括培养基端口820，该培养基端口被配置为接受包括培养基816的培养基包装824的培养基输出822。将培养基输出822通过端口屏障828插入到培养基端口820中会允许培养基816被排出到延伸到指示剂隔室810中的培养基路径830中，使得培养基816与一种或多种指示剂808相互作用。装置可被定向成使得重力在X、Y或Z方向上。

图9示出了具有挑战网络902的灭菌监测装置900，该挑战网络包括具有用于接收灭菌剂的入口端口906的流动通道904。流动通道904被示为具有多个子流动通道905。每个子流动通道包括具有一种或多种指示剂(未示出)的指示剂隔室908。在此实施方案中，灭菌监测装置900还包括具有一个或多个营养培养基916的培养基隔室914。壳912封装挑战网络902。装置可被定向成使得重力在X、Y或Z方向上。

图10是描绘在暴露于蒸汽3分钟后的类似图1A-C的本公开的一个实施方案的荧光数据的曲线图。。

图11是描绘在暴露于蒸汽6分钟后的类似图1A-C的本公开的一个实施方案的荧光数据的曲线图。。

图12是示出用于评估灭菌方案的方法1200的流程图。方法可包括1201提供本文所述的灭菌监测装置，1203将灭菌监测装置暴露于灭菌方案条件，1205允许灭菌剂在一定温度和压力下接触灭菌监测装置持续一定时间段，1207检查指示剂的指示剂状态(例如，颜色、pH、荧光等或它们的组合)的变化，1209将指示剂状态的变化与灭菌阈值进行比较，以及1211考虑灭菌阈值来确定变化是否指示令人满意的灭菌。

图13是具有本文所述的灭菌监测装置1330和指导用户执行用于评估灭菌方案的方法的指令集1340的套件1300的图。

本文所公开的灭菌监测装置被放置在灭菌剂腔室内并且在至少由温度、压力和时间表征的条件集合下经受灭菌剂环境。装置经常伴随有需要灭菌的器械负载。灭菌剂进入灭菌监测装置的入口端口并且沿挑战网络朝向指示剂隔室行进。当灭菌剂通过流动通道前进时，灭菌剂经受阻力(即流动阻力)的增加。换句话说，灭菌剂更难以行进到装置中的更深处。因此，沿挑战网络定位在更远处的指示剂隔室对于灭菌剂到达而言更具挑战性。此装置设计允许对单个装置内的各种灭菌方案进行通用监测。例如，灭菌方案“A”可具有被要求经历指示剂状态变化以便指示令人满意的灭菌(即，负载被适当地灭菌以用于使用)的数量为“n”的指示剂的灭菌阈值(对于给定的装置和/或负载类别)，而灭菌方案“B”可具有被要求经历指示剂状态变化以便指示令人满意的灭菌等的数量为“n+3”的指示剂的灭菌阈值。

在灭菌过程的完成后，可向生物指示剂供应营养物质以促进存活生物体的生长。可从如本文所述的装置的内部或外部的腔室提供此类营养培养基。

应当理解，附图内的所示实施方案可能不是按比例绘制的或者在所示的任何部件的设计或数量方面受到限制。本文所述的任何部件可基于装置的期望性质来组合或取代。

如本文所用，“约”与数值结合使用以包括如本领域技术人员所预期的测量中的正常变化，并且被理解为具有相同含义“近似”。旨在由术语“约”涵盖的范围是所述值的±5％。

如本文所用，“生物指示剂”是指在暴露于足够灭菌剂时从一种可测量状态变为另一种可测量状态的生物组合物。生物组合物包括在暴露于足够灭菌剂时可改变生物活性的微生物，诸如细菌孢子或内孢子。

如本文所用，“空腔体积”是指相对于给定挑战网络内的每个指示剂隔室的体积的总和的总体积。增加一个或多个指示剂隔室的体积将提供空腔体积的增加，由此增加所选灭菌剂的流动阻力。

如本文所用，“化学指示剂”是指在暴露于足够灭菌剂时从一种可测量状态变为另一种可测量状态的非生物组合物。例如，非生物组合物包括当暴露于足够灭菌剂时改变氧化状态、改变颜色、改变荧光、改变pH等的化合物。

如本文所用，“流动阻力”是指施加在沿本文所述的灭菌监测装置的挑战网络行进的灭菌剂上的阻力。例如，可通过设计具有较高空腔体积和/或较低水力半径(例如，较大指示剂隔室、较多指示剂隔室、较小流动通道横截面积等)的灭菌监测装置来增加流动阻力。例如，可通过设计具有带有较大数量的子流动通道的挑战网络的灭菌监测装置来增加流动阻力。例如，可通过将灭菌监测装置设计为允许灭菌剂在多于一个流动平面中流动(例如，垂直于或平行于重力方向的灭菌剂流动等)的挑战网络来增加流动阻力。修改流动阻力的另一个示例可包括将灭菌剂吸收材料并入在流动通道和子流动通道中的一者或多者内。流动阻力取决于所使用的灭菌剂的类型。

如本文所用，“流动通道”是指灭菌剂可行进的挑战网络内的最长路径。从最长路径延伸的所有路径在本文中被认为是“子流动通道”。

如本文所用，“水力半径”是指相对于导管的润湿周长的流动和/或子流动通道的横截面积。计算水力半径(R_H)在本领域中是已知的：R_H＝A/P，其中A是横截面积并且P是润湿周长。“润湿周长”是指由灭菌剂接触的周长。常见计算可在以下发现：

https://www.brighthubengineering.com/hydraulics-civil-engineering/67126-calculation-of-hydraulic-radius-for-uniform-open-channel-flow/。水力半径取决于灭菌剂选择。所选灭菌剂进入并通过流动通道和空腔体积的扩散取决于灭菌剂温度、浓度和暴露时间。描述灭菌剂扩散和与指示剂反应的物理模型由以下线性偏微分方程表征：

其中D是灭菌剂的扩散系数，c是灭菌剂浓度，t是时间并且x是沿积分器通道的距离。偏微分方程可使用初始条件和两个边界条件来求解。所得的解由以下表示：

是取决于与灭菌周期相关联的所有临界参数的误差函数。改变灭菌剂浓度将会改变初始条件和流动通道中的所得的浓度分布，而改变灭菌剂类型和温度将会改变扩散常数。扩散长度由以下表示：

并且与以下成比例：

其中V_cavity是空腔体积并且r_h是流动通道的水力半径。

如本文所用，“指示剂”是指当暴露于足够量的灭菌剂时从一种可检测状态变为另一种可检测状态的化学或生物组合物。

如本文所用，“负载类别”是指器械分类。例如，包括具有难以接达的空腔的器械的灭菌负载可具有与例如包括不具有难以接达的空腔的器械的负载不同的负载类别。可根据例如负载重量、器械数量、不同材料和形状的器械、污染程度等来确定负载类别。负载类别可被标准化(例如，数量为X的器械A、数量为Y的器械B等)。

如本文所用，“移动前沿”是指沿灭菌剂在其中流动的流动通道的长度。移动前沿还指沿流动通道受灭菌剂影响的指示剂的数量。如本文所用，“受影响”是指已经从一种可检测状态变为另一种可检测状态(例如，最初存在的孢子对比减小/杀死的孢子)的指示剂。

如本文所用，“令人满意”是指通过(令人满意)或失败(不令人满意)确定。令人满意的灭菌是指考虑在等于或高于灭菌阈值(对于特定负载类别)时已经历指示剂状态变化的指示剂的数量，灭菌过程成功地对特定负载进行灭菌。

如本文所用，“灭菌阈值”是指给定装置内的被要求基于给定灭菌方案(即，灭菌剂类型、温度、压力、时间、负载类别等)经历指示剂状态变化的指示剂的数量的值。例如，通过在已知灭菌监测装置和本文所述的灭菌监测装置的存在下使负载经受灭菌方案，可针对标准化负载类别确定灭菌阈值。另外地或另选地，负载可独立地经受不同方案并且随后针对存活生物体进行测试。

如本文所用，“基本上不可渗透的”是指灭菌剂相对不能渗透其所描述的制品。对于灭菌剂为基本上不可渗透的制品允许少于约1％(例如，少于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1)的灭菌剂流过流动通道入口。对于灭菌剂为基本上不可渗透的制品(诸如本公开的壳)不允许灭菌剂在高于指定百分比下与壳内的指示剂相互作用。可通过在将装置暴露于灭菌剂条件之前阻塞流动通道入口来针对渗透性进行测试。如果指示剂被改变，则出于本公开的目的，壳不被认为对于灭菌剂为基本上不可渗透的。

灭菌监测装置

在各种实施方案中，描述了一种灭菌监测装置。灭菌监测装置可包括挑战网络和封装挑战网络的壳。挑战网络可具有流动通道和多个指示剂隔室。流动通道可包括用于接收灭菌剂的入口端口。每个指示剂隔室可包括一种或多种指示剂并且与流动通道流体连通。壳可允许灭菌剂仅经由流动通道接达多个指示剂隔室。所有特征可从下面更详细描述的特征中选择或组合选择。

在各种实施方案中，描述了一种灭菌监测装置。灭菌监测装置可包括多个挑战网络、至少一个培养基隔室和封装挑战网络的壳。每个挑战网络可包括具有用于接收灭菌剂的入口端口的流动通道，以及包括一种或多种指示剂的一个或多个指示剂隔室，其中至少一种指示剂是生物指示剂。培养基隔室可包括营养培养基。营养培养基可与一个或多个指示剂隔室流体连通。所有特征可从下面更详细描述的特征中选择或组合选择。

在一些实施方案中，灭菌监测装置被配置为指示给定灭菌方案的灭菌程度。换句话说，灭菌监测装置提供超过通过/失败公差的信息。通常，通过/失败机制受到评估者的误解并且可能不提供通用评估，例如，对于特别重的灭菌负载，或包括具有难以接达的空腔的器械的负载。本公开的灭菌监测装置允许超过通过/失败的评估。单个挑战网络内具有等于或高于灭菌阈值的受灭菌剂影响的指示剂的指示剂隔室的数量提高了置信区间。例如，对于通过给定灭菌负载，可能在适当灭菌阈值下需要数量为X的指示剂。在一些示例中，在适当灭菌阈值下，X+1、X+2、X+3个指示剂等将在灭菌过程中提供更大的置信度。

在一些实施方案中，灭菌监测装置被配置为检测灭菌器机器的工作能力的变化。例如，用户可以能够观察到机器的灭菌能力的下降，无论其是否由于有关腔室排空、泄漏、灭菌剂压力等的问题。例如，灭菌器机器可在一定水平下一致地操作以针对标准负载在适当灭菌阈值下提供数量为Y的指示剂。在适当灭菌阈值下观察到的指示剂数量的下降(例如，Y-1、Y-2等)可向用户通知机器可能需要可防止进一步损坏的轻微修理或调整。在许多情况下，医院环境中的受损灭菌器可将依赖于医师和外科医生具有可用无菌工具的人置于危险中。

在一些实施方案中，灭菌监测装置还可包括多于一个挑战网络。每个挑战网络可独立地处于相同或不同的空间配置。每个挑战网络可独立地具有相同或不同数量的指示剂隔室。每个挑战网络可独立地具有相同或不同类型的指示剂。

在一些实施方案中，灭菌监测装置还可包括从流动通道延伸的一个或多个子流动通道。一个或多个子流动通道可以是本文所述的任何子流动通道。

在一些实施方案中，灭菌监测装置还可包括一个或多个培养基隔室。培养基隔室可容纳选自营养培养基、荧光培养基、pH指示剂培养基和它们的组合的培养基。培养基隔室可独立地包括本文所述的任何培养基。

在一些实施方案中，灭菌监测装置还可包括用于经由单独培养基源接收培养基的培养基端口。培养基端口可经由培养基通路与一个或多个指示剂隔室流体连通。在此类配置中，用户可将培养基注射到灭菌监测装置中，使得培养基行进通过培养基通路并且进入指示剂隔室。

在一些实施方案中，灭菌监测装置可具有约0.01mL至10mL的空腔体积。例如，空腔体积的以mL计的值可选自0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5和10.0，或者介于任何前述值之间(例如，介于约3.0和约7.0之间、介于约0.05和约5.5之间等)的范围内的值。

在一些实施方案中，灭菌监测装置可包括挑战网络，该挑战网络被配置为在本文所述的任何条件下接受本文所述的任何灭菌剂。灭菌剂可呈液态或气态。

在一些实施方案中，灭菌监测装置可包括用于接收本文所述的培养基的本文所述的培养基端口。在一些实施方案中，灭菌监测装置可包括本文所述的培养基路径。一个或多个指示剂隔室可经由培养基路径与培养基端口流体连通。

在一些实施方案中，灭菌监测装置还可包括至少部分地围绕壳的灭菌剂可渗透的包装。灭菌剂可渗透的包装可增加灭菌剂流动阻力。

灭菌监测装置的所有特征将在下面进一步详细描述。

流动通道

在一些实施方案中，流动通道可具有约10mm至约800mm的长度。流动通道长度是灭菌剂可行进的总距离的量度。例如，流动通道的以mm计的长度可以是约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、500、450、500、550、600、650、700、750或800，或者介于任何前述值之间(例如，介于约400和约600之间、介于约100和约300之间等)的范围内的值。

在一些实施方案中，流动通道可具有约0.125mm至约20mm的最大横截面宽度。最大横截面宽度用于描述在给定横截面的任何点处的最大宽度。例如，梯形的最大横截面宽度将是底宽度。例如，流动通道的以mm计的最大横截面宽度可以是约0.125、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4或5、10、15、20，或介于任何前述值之间(例如，介于约3和约4之间、介于约2和约5之间等)的范围内的值。在一些实施方案中，流动通道可具有均匀的最大横截面宽度。在其他实施方案中，流动通道可具有非均匀的最大横截面宽度。这意味着，流动通道的最大横截面宽度可沿流动通道增加或减少或者可不沿流动通道增加或减少。

在一些实施方案中，流动通道可具有约0.05mm至约25mm的最大横截面高度。最大横截面高度用于描述在给定横截面的任何点处的最大高度。例如，三角形的最大高度是从峰到底的距离。例如，流动通道的以mm计的最大横截面高度可以是约0.05、0.1、0.2、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4或5、10、15、20、25，或介于任何前述值之间(例如，介于约3和约4之间、介于约2和约5之间等)的范围内的值。在一些实施方案中，流动通道可具有均匀的最大横截面高度。在其他实施方案中，流动通道可具有非均匀的最大横截面高度。这意味着，流动通道的最大横截面高度可沿流动通道增加或减少或者可不沿流动通道增加或减少。

在一些实施方案中，流动通道可具有约0.025mm至约12.5mm的水力半径。例如，流动通道的以mm计的水力半径可以是约0.025、0.05、0.10、0.20、0.25、0.35、0.45、0.55、0.65、0.75、0.85、0.95、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0或12.5，或者介于任何前述值之间(例如，介于约4.5和约11.0之间、介于约0.35和约0.55之间等)的范围内的值。在一些实施方案中，流动通道可具有均匀的水力半径。在其他实施方案中，流动通道可具有非均匀的水力半径。如本文所用，“非均匀的水力半径”是指流动通道可具有沿流动通道的长度在前述值之间波动的水力半径。

在一些实施方案中，流动通道可具有任何横截面形状。例如，流动通道可具有选自圆形、半圆形、正方形、矩形、梯形和三角形的横截面形状。在其他实施方案中，例如，流动通道可具有被设计成增加流动阻力的横截面形状(诸如多点星形或半星形)。在一些实施方案中，流动通道可具有均匀的横截面形状。在其他实施方案中，流动通道可具有非均匀的横截面形状。这意味着，流动通道的横截面形状可沿流动通道改变或可不沿流动通道改变。

在一些实施方案中，流动通道可被配置为以任何可设想的方式将灭菌剂递送到指示剂隔室。例如，流动通道可越过、穿过或进入指示剂隔室或它们的组合。越过指示剂隔室的流动通道可具有中断流动通道的指示剂隔室，使得灭菌剂从顶部进入指示剂隔室并且在沿通道进一步前进之前至少部分地填充指示剂隔室。穿过指示剂隔室的流动通道可具有中断流动通道的指示剂隔室，使得灭菌剂从侧面进入指示剂隔室并且在沿通道前进之前至少部分地填充指示剂隔室。例如，进入指示剂的流动通道可具有从流动通道延伸的导管(例如，子流动通道)，其具有或不具有远离指示剂隔室引出的出口导管。灭菌剂可在沿隔室侧面、顶部或底部的任何地方进入指示剂隔室。

在一些实施方案中，流动通道和/或子流动通道可由对于灭菌剂(例如，蒸汽、环氧乙烷、汽化过氧化氢等)为基本上不可渗透的任何合适材料制成。例如，流动通道可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和硅烷封端的聚氨酯粘合剂。合适的流动通道材料的其他示例可包括聚酯、环烯烃和聚碳酸酯等。

在一些实施方案中，流动通道和/或子流动通道可由可至少部分地吸收灭菌剂(例如，过氧化氢)的任何合适材料制成或包括该材料。包括灭菌剂吸收材料的流动通道可允许流动阻力的增加。示例性过氧化氢吸收材料包括聚氯乙烯、聚氨酯、丙烯酸酯、工程SLA(立体平版印刷)树脂、热固性聚合物等。

在一些实施方案中，流动通道可包括如本文所述的从其延伸的一个或多个子流动通道。

在一些实施方案中，对于具有多于一个流动通道的装置，用于任何给定挑战网络的每个流动通道可独立地选自上述尺寸和材料。

子流动通道

在一些实施方案中，用于任何给定挑战网络的每个子流动通道可独立地选自以下描述的尺寸。

在一些实施方案中，子流动通道可具有约2mm至约200mm的长度。子流动通道长度是灭菌剂可行进的总距离的量度。例如，子流动通道的以mm计的长度可以是约2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160或200，或者介于任何前述值之间(例如，介于约20和约60之间、介于约10和约80之间等)的范围内的值。

在一些实施方案中，子流动通道可具有约0.125mm至约20mm的最大横截面宽度。最大横截面宽度用于描述在给定横截面的任何点处的最大宽度。例如，梯形的最大横截面宽度将是底宽度。例如，子流动通道的以mm计的最大横截面宽度可以是约0.125、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4或5、10、15、20，或介于任何前述值之间(例如，介于约3和约4之间、介于约2和约5之间等)的范围内的值。在一些实施方案中，子流动通道可具有均匀的最大横截面宽度。在其他实施方案中，子流动通道可具有非均匀的最大横截面宽度。这意味着，子流动通道的最大横截面宽度可沿子流动通道增加或减少或者可不沿子流动通道增加或减少。

在一些实施方案中，子流动通道可具有约0.05mm至约25mm的最大横截面高度。最大横截面高度用于描述在给定横截面的任何点处的最大高度。例如，三角形的最大高度是从峰到底的距离。例如，流动通道的以mm计的最大横截面高度可以是约0.05、0.1、0.2、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4或5、10、15、20、25，或介于任何前述值之间(例如，介于约3和约4之间、介于约2和约5之间等)的范围内的值。在一些实施方案中，子流动通道可具有均匀的最大横截面高度。在其他实施方案中，子流动通道可具有非均匀的最大横截面高度。这意味着，子流动通道的最大横截面高度可沿流动通道增加或减少或者可不沿流动通道增加或减少。

在一些实施方案中，子流动通道可具有约0.025mm至约12.5mm的水力半径。例如，子流动通道的以mm计的水力半径可以是约0.025、0.05、0.10、0.20、0.25、0.35、0.45、0.55、0.65、0.75、0.85、0.95、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0或12.5，或者介于任何前述值之间(例如，介于约0.45和约1.10之间、介于约0.35和约0.55之间等)的范围内的值。在一些实施方案中，子流动通道可具有均匀的水力半径。在其他实施方案中，子流动通道可具有非均匀的水力半径。如本文所用，“非均匀的水力半径”是指子流动通道可具有沿子流动通道的长度在前述值之间波动的水力半径。

在一些实施方案中，子流动通道可具有任何横截面形状。例如，子流动通道可具有选自圆形、半圆形、正方形、矩形、梯形和三角形的横截面形状。在其他实施方案中，例如，子流动通道可具有被设计成增加流动阻力的横截面形状(诸如多点星形或半星形)。在一些实施方案中，子流动通道可具有均匀的横截面形状。在其他实施方案中，子流动通道可具有非均匀的横截面形状。这意味着，子流动通道的横截面形状可沿流动通道改变或可不沿流动通道改变。

在一些实施方案中，子流动通道可终止而不越过、穿过或进入一个或多个指示剂隔室。

在一些实施方案中，子流动通道可终止于指示剂隔室处。

在一些实施方案中，子流动通道可在不包含指示剂的指示剂隔室处终止或穿过。

在一些实施方案中，子流动通道可流入指示剂隔室和从该指示剂隔室流出。在一些实施方案中，从指示剂隔室流出的子流动通道可流入另一个指示剂隔室。在一些实施方案中，从指示剂隔室流出的子流动通道可流回到流动通道中。

指示剂隔室

在一些实施方案中，挑战网络可包括2至20个指示剂隔室或更多。例如，挑战网络所包括的指示剂隔室可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个，或介于任何前述值之间(例如，在介于5和10之间、介于约8和12之间等)的范围内的值。

在包括多于一个挑战网络的实施方案中，任何给定挑战网络可包括1至20个指示剂隔室。例如，挑战网络所包括的指示剂隔室可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个，或介于任何前述值之间(例如，在介于1和5之间、介于约3和6之间等)的范围内的值。

在一些实施方案中，灭菌监测装置内的任何指示剂隔室可具有独立地选自约0.25cm³至约10cm³的体积。例如，指示剂隔室的以cm³计的体积可以是约0.25、0.50、0.75、1.0、1.25、1.50、1.75、2.0、2.25、2.50、2.75、3.0、3.25、3.50、3.75、4.0、4.25、4.50、4.75、5.0、5.25、5.50、5.75、6.0、6.25、6.60、6.75、7.0、7.25、7.50、7.75、8.0、8.25、8.50、8.75、9.0、9.25、9.50、9.75、10.0，或者介于任何前述值之间(例如，介于约0.5和约1.0之间、介于约1.0和约1.0和约2.0之间等)的范围内的值。

在一些实施方案中，指示剂隔室可以任何可设想的方式布置在挑战网络内。

在一些实施方案中，挑战网络可包括一个或多个空指示剂隔室。空指示剂隔室可简单地用于增加空腔体积，由此增加挑战网络的流动阻力。

在一些实施方案中，指示剂隔室可包括尖端，该尖端被配置为刺穿将指示剂隔室与包括本文所述的培养基(例如，营养培养基)的培养基隔室分开的屏障(例如，箔)。在此类实施方案中，用户可通过例如施加压力或操纵开关来激活装置，使得尖端刺穿屏障并且允许指示剂与培养基相互作用。

在一些实施方案中，指示剂隔室可由对于灭菌剂为基本上不可渗透的任何材料制成。例如，指示剂隔室可包括聚合物组合物。例如，聚合物组合物可以是或包括聚丙烯、聚酯、环烯烃、聚碳酸酯等。

指示剂

在一些实施方案中，每个指示剂隔室可独立地包括选自蒸汽指示剂、环氧乙烷指示剂、过氧化氢指示剂和它们的组合的指示剂。在其他实施方案中，任何可用指示剂可用于任何已知灭菌剂。

在一些实施方案中，指示剂可选自化学指示剂、生物指示剂或它们的组合。

在一些实施方案中，灭菌监测装置可包括至少一种本文所述的生物指示剂。

在一些实施方案中，灭菌监测装置可包括至少一种本文所述的化学指示剂。

在一些实施方案中，灭菌监测装置可包括至少一种本文所述的生物指示剂和至少一种本文所述的化学指示剂。

在一些实施方案中，一个或多个指示剂隔室可包括蒸汽指示剂。各种蒸汽指示剂在本领域中是已知的。此类已知蒸汽指示剂中的任一者可用于本文所述的灭菌监测装置。在一些实施方案中，蒸汽指示剂可包括嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)、嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)孢子、萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)孢子、它们的组合等。在一些实施方案中，蒸汽指示剂可包括2-乙氧基苯甲酰胺或水杨酰胺。在蒸汽指示剂与灭菌剂之间的一些相互作用中涉及硫阴离子的产生，该硫阴离子与铅或另一种金属反应以制备黑色金属硫化物。例如，在蒸汽灭菌条件下，硫代硫酸铅(白色)产生硫化铅(黑色)，硫代硫酸铜(黄色)产生硫化铜(黑色)，硫代硫酸亚铁(绿色)产生硫化亚铁(黑色)，硫代硫酸镍(绿色)产生硫化镍(黑色/绿色)，硫代硫酸钴(红色/紫色)产生硫化钴(紫色/黑色)，硫代硫酸铋(橙色/褐色)产生硫化铋(黑色)，硫代硫酸铬(灰色/蓝色)产生硫化铬(绿色)，并且硫代硫酸银(褐色)产生硫化银(黑色)。

在一些实施方案中，一个或多个指示剂隔室可包括环氧乙烷指示剂。各种环氧乙烷指示剂在本领域中是已知的。此类已知环氧乙烷指示剂中的任一者可用于本文所述的灭菌监测装置。环氧乙烷指示剂与灭菌剂之间的典型相互作用涉及染料或颜料与环氧乙烷的反应，这导致颜色改变。枯草芽孢杆菌黑色变种(Bacillus subtilis var.niger)是用于监测环氧乙烷灭菌方案的常用生物体。已经使用了4-(4-硝基苄基)吡啶和其他吡啶和喹啉(参见Brewer等人的《药物科学杂志》(J.Pharmaceutical Sciences)1966年，第57-59页；美国专利号3,627,469，其各自通过引用以其整体并入本文)。已报道基于氯化镁(MgCl-₂-)的油墨及它们的水合物经历氧化成为氢氧化镁(Mg(OH)₂)(参见美国专利号3,098,751，其全部内容通过引用并入本文)。环氧乙烷指示剂的其他示例包括氯化铁(FeCl₂)和氯化锌(ZnCl₂)或它们的水合物。另一种环氧乙烷指示剂是萎缩芽孢杆菌。

在一些实施方案中，一个或多个指示剂隔室可包括过氧化氢指示剂，即用于汽化过氧化氢的指示剂。各种过氧化氢指示剂在本领域中是已知的，诸如在以下段落[00123]中列出的那些，例如嗜热脂肪地芽孢杆菌。此类已知过氧化氢指示剂中的任一者可用于本文所述的灭菌监测装置。过氧化氢指示剂和灭菌剂之间的典型相互作用涉及指示剂染料或颜料的氧化。另一种方法包括金属盐的氧化以制备高反应性的氧自由基，该氧自由基随后与染料或颜料反应。本公开的化学指示组合物可包含不止一种染料或颜料，或一种或多种染料和一种或多种颜料的混合物。染料和颜料的混合物的示例是包含与过氧化氢相互作用稳定的颜料和与过氧化氢反应的染料的指示组合物。例如，红色颜料可与过量的蓝色染料组合以制备主要为蓝色的化学指示组合物，该组合物在与过氧化氢相互作用时，蓝色染料由于过氧化氢的作用被漂白(至无色)而显现出红色颜料，所以组合物变成粉红色。在一些实施方案中，染料或颜料可选自甲烷、单偶氮、重氮、三偶氮、二嗪、噻嗪、花青、呫吨、恶嗪、蒽醌、苯并二呋喃酮、酞菁、喹啉酞酮，以及硝基和亚硝基着色剂、维多利亚绿S extra、碱性蓝41、碱性红15、酸性绿AX986、Keystone皂荧光绿、碱性红14、铜盐、钴盐、铁盐、铬盐、专利蓝紫、碱性蓝4B、维多利亚纯蓝BO、酸性品红钠盐、酸性湖蓝A、甲基紫2B、乙基紫、FD/C蓝1、亮蓝R、丽丝胺绿B、羊毛罂红、羊毛铬黑T、羊毛铬蓝黑B、活性艳红3B、铬变素2B、苋菜红、D&C红33号、玫瑰桃红R、酸性紫7、酸性紫5、酸性媒介蓝B、酸性蓝113、酸性红151、酸性黑24、酸性红97、直接红75、亮藏花精MOO、丽春红SS、反应性黑5、偶氮胂111、直接蓝71、偶氮胭脂红G、亚甲紫3RAX、甲苯胺蓝O、亚甲绿、磺基罗丹明B、罗丹明6G、紫胺R、尼罗蓝A、碱性蓝3、亮甲酚蓝BB、茜素紫3R、D7C绿5号和它们的组合。

在一些实施方案中，一个或多个指示剂隔室可包括生物指示剂。本领域已知的任何生物指示剂可用于本文所述的灭菌监测装置。示例性生物指示剂包括嗜热脂肪地芽孢杆菌孢子、萎缩芽孢杆菌孢子、黑曲霉(Aspergillus niger)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、梭菌属种(Clostridium spp.)、枯草芽孢杆菌黑色变种、嗜热脂肪芽孢杆菌或它们的组合等。

在一些实施方案中，一个或多个指示剂隔室可包括化学指示剂。本领域已知的任何化学指示剂可用于本文所述的灭菌监测装置。示例性化学指示剂包括上述那些化学指示剂。在一些实施方案中，可在化学指示剂附近设置芯吸条，使得在熔化时，化学品可以与灭菌温度和暴露时间成比例的速率沿芯向上行进。

在一些实施方案中，指示剂隔室的一部分可包括生物指示剂，并且指示剂隔室的一部分可包括化学指示剂。

在一些实施方案中，指示剂可以任何浓度或群体存在以便允许针对特定方案定制灭菌监测装置。

培养基隔室、端口和包装

在一些实施方案中，灭菌监测装置还可包括其中具有培养基的一个或多个培养基隔室。一个或多个培养基隔室可与一个或多个指示剂隔室流体连通。在一些实施方案中，培养基选自营养培养基、荧光培养基、pH指示剂培养基、或它们的组合。

在一些实施方案中，培养基隔室可通过可移除屏障与指示剂隔室分开。可移除屏障可呈可被刺穿的层(例如，箔层)的形式，或以其他方式用压力穿刺。在其他实施方案中，可移除屏障可呈可缩回屏障的形式。

在一些实施方案中，培养基隔室可位于指示剂隔室的上方或下方。在其他实施方案中，培养基隔室可通过培养基通路与一种或多种指示剂流体连接。

在一些实施方案中，培养基隔室可位于流动通道路径内，使得灭菌剂穿过培养基隔室，由此有助于灭菌监测装置的总空腔体积。

在其中灭菌监测装置包括用于接收培养基的培养基端口的实施方案中，培养基端口可具有适用于接收培养基的任何配置。例如，培养基端口可以是机械阀。例如，培养基端口可以是可穿刺阀，诸如在商品名称Sure/Seal^TM下通常在包含空气和/或湿气敏感性试剂的

瓶上的那些。在此类实施方案中，培养基包装可用于通过培养基端口将培养基递送到灭菌监测装置。培养基包装可以是容器(以及用于将培养基从容器转移到培养基端口的装置)、箔袋、预装载的注射器或移液管等。在一些实施方案中，培养基包装可包括用于将培养基从培养基包装直接分配到培养基端口的培养基输出，例如被配置为与培养基端口配合的针或喷口。

培养基

在一些实施方案中，培养基可包括当指示剂在培养基的存在下时适用于促进一种或多种指示剂的可检测变化的任何培养基。

在一些实施方案中，培养基可包括营养培养基。在一些实施方案中，营养培养基可适用于促进微生物的生长。在灭菌过程完成后，营养培养基可被添加到生物指示剂中并且在有效促进任何存活测试微生物生长的条件下进行培养。如果灭菌周期失败，存活微生物将能够经历进一步的生物转化以生成可检测信号。信号检测将指示灭菌周期不是有效的。

在一些实施方案中，营养培养基可以是本领域已知的任何营养培养基。营养培养基可包括已知促进孢子萌发和增殖的任何营养物。营养培养基可包括一种或多种糖类，例如，葡萄糖、果糖、纤维二糖等。营养培养基还可包括盐，诸如氯化钾、氯化钙等。营养培养基还可包括至少一种氨基酸，例如，甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等。生长培养基组分和浓度是已知的并且例如在WO 99/05310(Tautvydas)和Zechman等人，食品科学杂志(J.Food，Sci.)，56，5，第1408-1411页(1991)中描述。

在一些实施方案中，培养基可包括荧光化合物。在荧光化合物的存在下，存活微生物可与荧光化合物相互作用以产生可检测的荧光信号。荧光培养基是具有一种或多种适用于通过在酶活性存在的情况下产生荧光来识别此类酶活性的化合物的培养基。酶活性指示孢子的存在。在一些实施方案中，荧光培养基可包括：4-甲基伞形酮基-2-乙酰氨基-4,6-O-亚苄基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷；乙酸-4-甲基伞形酮酯；4-甲基伞形酮基-N-乙酰-β-D-氨基半乳糖苷；4-甲基伞形酮基-N-乙酰-α-D-氨基葡糖苷；4-甲基伞形酮基-N-乙酰-β-D-氨基葡糖苷；2'-(4-甲基伞形酮基)-α-D-N-乙酰神经氨酸；4-甲基伞形酮基-α-L-阿拉伯呋喃糖苷；4-甲基伞形酮基-α-L-阿拉伯糖苷；丁酸-4-甲基伞形酮酯；4-甲基伞形酮基β-D-纤维二糖苷；甲基伞形酮基-β-D-N,N’-二乙酰基壳二糖糖苷；4-甲基伞形酮基反油酸酯；4-甲基伞形酮基-β-D-岩藻糖苷；4-甲基伞形酮基-α-L-岩藻糖苷；4-甲基伞形酮基-β-L-岩藻糖苷；4-甲基伞形酮基-α-D-半乳糖苷；4-甲基伞形酮基-β-D-半乳糖苷；4-甲基伞形酮基-α-D-葡糖苷；4-甲基伞形酮基-α-D-葡糖苷；4-甲基伞形酮基-β-D-葡糖苷酸；4-甲基伞形酮酯-对胍基苯甲酸；庚酸-4-甲基伞形酮酯；4-甲基伞形酮基-α-D-吡喃甘露糖苷；4-甲基伞形酮基-β-D-吡喃甘露糖苷；油酸-4-甲基伞形酮酯；棕榈酸-4-甲基伞形酮酯；磷酸-4-甲基伞形酮酯；丙酸-4-甲基伞形酮酯；硬脂酸-4-甲基伞形酮酯；硫酸-4-甲基伞形酮酯；4-甲基伞形酮基-β-D-N,N',N”-三乙酰壳三糖；4'-甲基伞形酮基-2,3,5-三-邻-苯甲酰基-α-L-阿拉伯呋喃糖苷；4-甲基伞形酮基-对-三甲基氯化铵肉桂酸酯；和4-甲基伞形酮基-β-D-木糖苷，或它们的组合。

在一些实施方案中，荧光培养基可包括：L-丙氨酸-7-酰胺基-4-甲基香豆素；L-脯氨酸-7-酰胺基-4-甲基香豆素；L-酪氨酸-7-酰胺基-4-甲基香豆素；L-亮氨酸-7-酰胺基-4-甲基香豆素；L-苯丙氨酸-7-酰氨基-4-甲基香豆素；7-戊二酰-苯丙氨酸-7-酰氨基-4-甲基香豆素；N-t-BOC-Ile-Glu-Gly-Arg-7-酰氨基-4-甲基香豆素；N-t-BOC-Leu-Ser-Thr-Arg-7-酰氨基-4-甲基香豆素；N-CBZ-Phe-Arg-7-酰胺基-4-甲基香豆素；Pro-Phe-Arg-7-酰氨基-4-甲基香豆素；N-t-BOC-Val-Pro-Arg 7-酰氨基-4-甲基香豆素；和N-戊二酰-Gly-Arg 7-酰氨基-4-甲基香豆素。

在一些实施方案中，荧光培养基可包括荧光素二乙酸酯、荧光素二-(B-D-吡喃半乳糖苷)、荧光素二月桂酸酯或它们的组合。

在一些实施方案中，培养基还可包括pH指示剂。在pH指示剂的存在下，存活微生物可与pH指示剂相互作用以产生可检测的颜色变化。pH指示剂培养基包括取决于溶液的pH表现出不同颜色的化合物。可通过pH指示剂培养基容易地可视化在代谢活跃孢子的存在下的酸增加。在一些实施方案中，pH指示剂培养基可选自甲酚红、甲基紫、结晶紫、乙基紫、孔雀绿、甲基绿、2-(对-二甲基氨基苯基偶氮)吡啶、对甲基红、间胺黄、4-苯基偶氮二苯胺、百里酚蓝、间甲酚紫、橙IV、4-邻-甲苯基偶氮-邻-甲苯胺、喹哪啶红、2,4-二硝基苯酚、赤藓红二钠盐、苯并红紫4B、N,N-二甲基-对-(间-甲苯基偶氮)苯胺、对二甲氨基偶氮苯、4,4'-双(2-氨基-1-萘基偶氮)-2,2'-二苯乙烯二磺酸、四溴酚酞乙酯钾盐、溴酚蓝、刚果红、甲基橙、乙基橙、(4-二甲氨基-1-萘偶氮基-3-甲氧基苯磺酸、溴甲酚绿、刃天青、4-苯偶氮基-1-萘胺、乙基红、2-(对-二甲氨基苯基偶氮)吡啶、4-(对-乙氧苯基偶氮)-间-亚苯基-丁二胺一盐酸盐、间苯二酚蓝、茜素红S、甲基红、丙基红、溴甲酚紫、氯酚红、对硝基苯酚、茜素、2-(2,4-二硝基苯偶氮)-1-萘酚-3,6-二磺酸二钠盐、溴百里酚蓝、6,8-地乐酚-2,4-(1H)-喹唑啉酮、亮黄、酚红、中性红、间-硝基苯酚、甲酚红、姜黄、间甲酚紫、4,4'-双(4-氨基-1-萘偶氮基)-2,2'-二苯乙烯二磺酸、百里酚蓝、对-萘酚苯甲醇、酚酞、邻-甲酚酞、双-(2,4-二甲基苯基)乙酸乙酯、百里酚酞、茜素黄R、茜素、对-(2,4-二羟基苯偶氮)苯磺酸钠盐、5,5'-靛蓝二磺酸二钠盐、2,4,6-三硝基甲苯、1,3,5-三硝基苯、克莱顿黄等和它们的组合。

在一些实施方案中，培养基隔室可包括营养培养基和荧光培养基。

在一些实施方案中，培养基隔室可包括营养培养基和pH指示剂培养基。

在一些实施方案中，培养基隔室可包括营养培养基、荧光培养基和pH指示剂培养基。

壳

在一些实施方案中，壳可由对于灭菌剂为基本上不可渗透的任何材料(诸如上述灭菌剂不可渗透的材料)制成。例如，壳可包括聚合物组合物。例如，聚合物组合物可以是或包括聚丙烯。

在一些实施方案中，壳可包括可移除盖。例如，可移除盖可以是通过粘合剂固定到壳基部的聚合物膜，其中粘合剂对于灭菌剂为基本上不可渗透的。另选地，可移除盖可通过垫圈接合到壳基部，其中垫圈对于灭菌剂为基本上不可渗透的。可移除盖可允许用户打开灭菌监测装置以便添加或移除部件以用于进一步评估。

在其他实施方案中，壳可包括不可移除盖。不可移除盖可例如热密封到壳基部上。

在一些实施方案中，壳可包括可移除或不可移除的透明盖。

评估方法

在许多实施方案中，描述了一种用于评估灭菌过程的方法。方法可包括提供本文所述的灭菌监测装置。方法可包括将灭菌监测装置暴露于灭菌方案中规定的条件。灭菌方案条件可包括：允许本文所述的灭菌剂与灭菌监测装置接触持续一定时间段；检查一种或多种指示剂的颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化；将颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化与灭菌阈值进行比较；以及考虑灭菌阈值来确定颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化是否指示令人满意的灭菌。

在一些实施方案中，方法还可包括在检查之前将一个或多个指示剂隔室与本文所述的营养培养基、本文所述的荧光培养基、本文所述的pH指示培养基或它们的组合接触。

在一些实施方案中，方法还可包括激活灭菌监测装置以允许一个或多个指示剂隔室与本文所述的培养基接触。例如，方法还可包括在将一个或多个指示剂隔室与培养基接触之前从灭菌监测装置移除盖。例如，方法还可包括在将一个或多个指示剂隔室与培养基接触之前移除将培养基隔室与一个或多个指示剂隔室分开的屏障。例如，移除屏障可包括穿刺将指示剂隔室和培养基隔室分开的箔密封件。此外，例如，可插入灭菌监测装置外部的培养基隔室并且将内容物排出到灭菌监测装置中。

在一些实施方案中，方法还可包括通过本文所述的营养培养基、本文所述的荧光培养基和本文所述的pH指示剂培养基中的一者或多者在一定温度下培养一种或多种指示剂持续一定时间段。在一些实施方案中，温度可为约40℃至约100℃，例如，40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100，或者介于任何前述值之间的值。在一些实施方案中，时段可以是约15分钟至约90分钟，例如15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90min，或介于任何前述值之间的值。

在一些实施方案中，方法还可包括在通过营养培养基、荧光培养基和pH指示剂培养基中的一者或多者在一定温度下培养一种或多种指示剂持续一定时间段之后，检查一种或多种指示剂的颜色、pH和荧光的变化。

在一些实施方案中，方法还可包括在培养之前将一种或多种指示剂与营养培养基、荧光培养基和pH指示剂培养基中的一者或多者接触之后检查一种或多种指示剂的荧光的变化，以及在培养之后进一步检查一种或多种指示剂的颜色和pH的变化。

在一些实施方案中，灭菌方案中规定的条件可包括将灭菌监测装置与蒸汽、环氧乙烷气体和过氧化氢气体中的一者或多者在一定温度和一定压力下接触持续一定时间段。接触可在本文所述的任何灭菌剂条件下进行。

在一些实施方案中，灭菌阈值可指被要求作为以下中的一者或多者的因素改变的多种指示剂：1)空腔体积；2)水力半径；3)流动阻力；4)负载大小；5)负载污染物；6)具有相对于形状带挑战性的物体的负载；

7)温度；和8)压力。

在一些实施方案中，灭菌方案可用于对医院装备(例如，器具和/或用品)进行灭菌。例如，医院装备可包括亚麻布，例如，毛巾、床单、毯子、枕头、衣服、鞋类、外套、手套等。例如，医院装备可包括外科器械，例如，夹具、剪刀、刀、镊子、刀片等。例如，医院装备可包括可与患者或其周围环境接触的任何装备，例如，听诊器、便盆、护面罩、护目镜、餐具等。例如，医院装备可包括不规则形状的装备或具有内空腔的装备(例如，针、内窥镜、管、插管等)。

在一些实施方案中，灭菌方案可用于对实验室装备进行灭菌。例如，实验室装备可包括实验室玻璃器具、陶瓷器具或塑料器具，例如，烧杯、烧瓶、漏斗、移液管、滴定管、培养皿、收集容器、试管、层析柱等。例如，实验室装备可包括实验室金属器具，例如，抹刀、镊子、搅拌棒、针、夹具、环架、管等。

灭菌剂

在许多实施方案中，任何灭菌监测装置可被配置为接受在任何可用灭菌方案下已知的任何灭菌剂。

在一些实施方案中，灭菌剂可选自蒸汽、环氧乙烷和过氧化氢。

在一些实施方案中，灭菌剂可呈气态形式。

在一些实施方案中，灭菌剂可以是温度介于约120℃至约140℃之间的蒸汽。在一些实施方案中，压力可低于约0.5巴。在一些实施方案中，时段可为约10min至约60min。在其他实施方案中，时段可为约3min至约40min。

在一些实施方案中，灭菌剂可以是处于约35℃至约65℃的温度的气态环氧乙烷。在一些实施方案中，环氧乙烷浓度可为约450mg/L至约1,200mg/L。在一些实施方案中，灭菌剂还可包括蒸汽(即约40％至约80％的水)。在一些实施方案中，时段可为约1hr至约6hr。

在一些实施方案中，灭菌剂可以是处于约6℃至约60℃的温度的汽化过氧化氢。在一些实施方案中，压力可介于约1000mbar和约0.3mbar之间。

在其他实施方案中，灭菌剂可呈液体形式。

套件

在许多实施方案中，描述了一种套件。套件可包括本文所述的灭菌监测装置。套件还可包括指导用户执行本文所述的用于评估灭菌方案的功效的方法的步骤的指令。

在一些实施方案中，套件还可包括本文所述的营养培养基。在一些实施方案中，营养培养基可被包括在单独容器中。在其他实施方案中，营养培养基可被包括在灭菌监测装置内。生长培养基可以是本文所述的任何营养培养基。

在一些实施方案中，套件还可包括荧光培养基。在一些实施方案中，荧光培养基可被包括在单独容器中。在其他实施方案中，荧光培养基可被包括在灭菌监测装置内。荧光培养基可包括本文所述的任何荧光化合物。

在一些实施方案中，套件还可包括pH指示剂培养基。在一些实施方案中，pH指示剂培养基可被包括在单独容器中。在其他实施方案中，pH指示剂培养基可被包括在灭菌监测装置内。pH指示剂培养基可包括本文所述的任何pH指示剂。

在一些实施方案中，套件还可包括一个或多个本文所述的培养基包装。培养基包装可包括营养培养基、荧光培养基、pH指示剂培养基或它们的组合。

实施例

虽然通过以下实施例进一步说明了本公开的目的和优点，但在这些实施例中列举的具体材料及其量以及其他的条件和细节不应当理解为是对本公开的不当限制。这些实施例仅为了进行示意性的说明，并非意在限制所附权利要求书的范围。

实施例1

类似于图1A-C所示的装置，具有8个指示剂隔室的灭菌监测装置由具有层压膜层的聚丙烯孔条(指示剂隔室)制备以产生流动通道。在施加层压膜之前，将孢子涂覆在指示剂隔室中的每一者(体积0.36cm³)内。将嗜热脂肪地芽孢杆菌孢子(500μL)以7000rpm进行离心持续2分钟并且移除上清液。使孢子重新悬浮在由海藻糖和磷酸盐缓冲盐水组成的涂覆溶液中。将涂覆溶液(3μL)点涂到每个指示剂隔室(8孔条，聚丙烯KingFisher，Cat.#97002084)的底部并且在54℃下干燥15min。将具有硅烷封端的聚氨酯(SPU)粘合剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(0.254mm×2)激光切割以形成5mm宽×0.254深的流动通道。将流动通道粘附到指示剂隔室的顶部以使得流动通道是灭菌剂接触孢子的唯一路径。

此类灭菌监测装置中的四者分别在H&W 105阻力计中暴露于ISO132℃预真空周期(蒸汽)持续1分钟、2分钟、3分钟和4分钟。打开装置并且将包括pH指示剂的营养培养基添加到每个指示剂隔室。在具有湿润纸巾的密封袋中以60℃培养装置过夜。暴露于2-4min的蒸汽的装置中的每个指示剂隔室中的孢子被杀死，而与流动通道入口相对的两个隔室中的孢子在暴露于1min的蒸汽后未被杀死。

实施例2

制备实施例1中描述的灭菌监测装置，不同之处在于以不同尺寸(即0.508mm宽×0.254mm深)制备流动通道。将嗜热脂肪地芽孢杆菌孢子(3M南达科他州布鲁金斯)以6000rpm进行离心持续2分钟并且移除上清液。使孢子重新悬浮在由海藻糖和磷酸盐缓冲盐水组成的涂覆溶液中。将涂覆溶液(3μL)点涂到每个指示剂隔室的底部上并且在56℃下干燥20min。

将此类灭菌监测装置中的三者分别在Midmark M9 121℃预真空周期中暴露于蒸汽持续0分钟、3分钟和6分钟。在完成灭菌周期后，打开装置并且添加包含4-甲基伞形酮基葡糖苷酸(4-MUG；荧光化合物)的营养培养基。在图7和图8中分别提供了3min周期和6min周期的荧光数据(蒸汽通过指示剂隔室H进入并且朝向指示剂隔室A移动)。将板放置在60℃的培养器中过夜以进行生长测量。在零分钟的蒸汽暴露时，每个指示剂隔室中的孢子存活。在三分钟的蒸汽暴露时，除第一指示剂隔室以外的所有隔室中的孢子存活。在六分钟的蒸汽暴露时，除了前两个指示剂隔室以外的所有隔室中的孢子存活。认为孢子杀灭的减少可能是由于较小流动通道的流动阻力的增加。这表明装置可被定制和校准以适用于各种灭菌负载。

等效方案

本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文具体描述的具体实施方案的许多等效方案。此类等效方案旨在包含在以下权利要求的范围内。

Claims

1.一种灭菌监测装置，所述灭菌监测装置包括：

挑战网络，所述挑战网络包括：

流动通道，所述流动通道包括用于接收灭菌剂的入口端口，和

多个指示剂隔室，

每个指示剂隔室包括一种或多种指示剂，并且

每个指示剂隔室与所述流动通道流体连通；和

壳，所述壳封装所述挑战网络，以使得仅通过所述流动通道来接达所述多个指示剂隔室。

2.一种灭菌监测装置，所述灭菌监测装置包括：

多个挑战网络，每个挑战网络包括：

一个或多个指示剂隔室，所述一个或多个指示剂隔室包括一种或多种指示剂，

其中至少一种指示剂是生物指示剂；

至少一个培养基隔室，所述至少一个培养基隔室包括营养培养基，其中所述培养基隔室与一个或多个指示剂隔室流体连通；和

壳，所述壳封装所述挑战网络，以使得仅通过所述流动通道接达所述一个或多个指示剂隔室。

3.根据权利要求1或2所述的灭菌监测装置，其中所述灭菌监测装置被配置为基于单个挑战网络内具有等于或高于灭菌阈值的受所述灭菌剂影响的指示剂的指示剂隔室的数量来指示给定灭菌方案的灭菌程度。

4.根据权利要求1或2所述的灭菌监测装置，其中所述灭菌监测装置被配置为检测灭菌器机器的工作能力的变化。

5.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，所述灭菌剂选自蒸汽、环氧乙烷气体、汽化过氧化氢和它们的组合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，所述灭菌剂选自温度介于约120℃至约140℃之间的蒸汽。

7.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌指示剂装置，所述流动通道具有约10mm至约800mm的长度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌指示剂装置，所述流动通道具有约0.125mm至约20mm的最大横截面宽度，其中所述宽度沿所述流动通道的长度是均匀的或非均匀的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌指示剂装置，所述流动通道具有约0.05mm至约25mm的最大横截面高度，其中所述高度沿所述流动通道的长度是均匀的或非均匀的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌指示剂装置，所述流动通道具有约0.025mm至约12.5mm的水力半径，其中所述水力半径沿所述流动通道的长度是均匀的或非均匀的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌指示剂装置，所述流动通道具有选自圆形、半圆形、正方形、矩形、梯形和三角形的横截面形状。

12.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌指示剂装置，其中所述流动通道越过、穿过或进入一个或多个指示剂隔室，或它们的组合。

13.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，其中所述流动通道由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和硅烷封端的聚氨酯粘合剂组成。

14.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，还包括从所述流动通道延伸的一个或多个子流动通道。

15.根据权利要求14所述的灭菌监测装置，其中一个或多个子流动通道越过、穿过或进入一个或多个指示剂隔室。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的灭菌监测装置，每个子流动通道独立地具有约2mm至约200mm的长度。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的灭菌监测装置，每个子流动通道在任何点处独立地具有约0.125mm至约20mm的最大宽度，其中所述宽度沿所述子流动通道的长度是均匀的或非均匀的。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的灭菌监测装置，每个子流动通道在任何点处独立地具有约0.05mm至约25mm的高度，其中所述高度沿所述子流动通道的长度是均匀的或非均匀的。

19.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，每个指示剂隔室独立地具有介于约0.25cm³和约10cm³之间的体积。

20.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，所述多个指示剂隔室中的每一者独立地包括蒸汽指示剂、环氧乙烷指示剂和过氧化氢指示剂中的一者或多者。

21.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，其中一个或多个指示剂隔室包括生物指示剂。

22.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，其中一个或多个指示剂隔室包括选自以下的生物指示剂：嗜热脂肪地芽孢杆菌孢子、萎缩芽孢杆菌孢子、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、梭菌属种、枯草芽孢杆菌黑色变种和它们的组合。

23.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，其中一个或多个指示剂隔室包括化学指示剂。

24.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，其中一个或多个指示剂隔室独立地包括选自以下的化学指示剂：变色染料、变色颜料、金属硫化物前体、金属络合物或盐、荧光分子开关和它们的组合。

25.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，还包括至少一个培养基隔室，所述至少一个培养基隔室包括选自营养培养基、荧光培养基、pH指示剂培养基和它们的组合的培养基，其中所述培养基隔室与一个或多个指示剂隔室流体连通。

26.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，还包括：

培养基端口，所述培养基端口用于接收选自营养培养基、荧光培养基、pH指示剂培养基和它们的组合的培养基。

27.根据权利要求26中任一项所述的灭菌监测装置，还包括培养基路径，其中一个或多个指示剂隔室经由所述培养基路径与所述培养基端口流体连通。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的灭菌监测装置，还包括将所述至少一个培养基隔室与所述一个或多个指示剂隔室分开的至少一个可移除屏障。

29.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，所述壳包括盖，其中所述盖是可移除的。

30.根据权利要求1至29中任一项所述的灭菌监测装置，所述壳包括盖，其中所述盖是不可移除的。

31.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，所述壳包括盖，其中所述盖是透明的。

32.根据前述权利要求中任一项所述的灭菌监测装置，还包括对于所述灭菌剂为至少部分可渗透的包装，其中所述包装至少部分地围绕所述壳。

33.一种用于评估灭菌过程的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求1至32中任一项所述的灭菌监测装置；

将所述灭菌监测装置暴露于灭菌方案中规定的条件；

允许灭菌剂在一定温度下接触所述灭菌监测装置持续一定时间段；

检查一种或多种指示剂的颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化；

将所述颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化与灭菌阈值进行比较；以及

考虑所述灭菌阈值来确定所述颜色、pH和荧光中的一者或多者的变化是否指示令人满意的灭菌。

34.根据权利要求33所述的方法，还包括在所述检查之前将一种或多种指示剂与营养培养基、荧光培养基、pH指示剂培养基或它们的组合接触。

35.根据权利要求34所述的方法，还包括将一种或多种指示剂在一定温度下培养一定时间段。

36.根据权利要求35所述的方法，包括在所述培养之前检查一种或多种指示剂的荧光变化，以及在所述培养后进一步检查颜色和pH中的一者或多者的变化。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的方法，其中所述灭菌剂选自蒸汽、环氧乙烷气体和汽化过氧化氢。

38.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，其中所述灭菌方案用于对医院器具或用品进行灭菌。

39.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，其中所述灭菌方案用于对牙科器具或用品进行灭菌。

40.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，其中所述灭菌方案用于对研究实验室装备进行灭菌。

41.一种套件，所述套件包括：

根据权利要求1至32中任一项所述的灭菌监测装置；和

指令，所述指令指导用户执行根据权利要求33至40中的任一项所述的方法。

42.根据权利要求41所述的套件，还包括包含营养培养基的容器。

43.根据权利要求41至42中任一项所述的套件，还包括包含荧光培养基的容器。

44.根据权利要求41至43中任一项所述的套件，还包括包含pH指示剂培养基的容器。

45.根据权利要求41至44中任一项所述的套件，还包括培养基包装，所述培养基包装包括选自营养培养基、荧光培养基、pH指示剂和它们的组合的培养基，其中所述培养基包装被配置为与所述灭菌监测装置配合，以便将所述培养基分配到所述灭菌监测装置中。