DE60032752T2

DE60032752T2 - Indikatoren zur überwachung von plasmasterilisationen

Info

Publication number: DE60032752T2
Application number: DE60032752T
Authority: DE
Inventors: Gordhanbhai N. Middlesex Patel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: AU4336700A; DE60032752D1; EP1165151B1; JP2002541466A; MXPA01010283A; ATE350071T1; WO2000061200A1; CA2369492A1; EP1165151A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung, die chemische Indikatoren zur Überwachung von Plasma umfassen, insbesondere zur Sterilisierung von medizinischen Artikeln mit insbesondere dem Plasma von Wasserstoffperoxid.
2. Kurze Beschreibung des Standes der Technik
Eine breite Vielfalt von medizinischen Artikeln und biologischen Rückständen werden mit Materialien und Techniken wie z. B. Dampf, Ethylenoxid (ETO), Hochenergiebestrahlung und Plasma sterilisiert. Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass diese Artikel oder Abfälle wirklich sterilisiert sind. Eine Anzahl von Indikatoren, Dosimetern und Monitoren wurden in der Literatur vorgeschlagen. Sie schließen biologische und chemische Indikatoren ein. Die chemischen Indikatoren mit Farbänderung sind nicht teuer und werden deshalb weitestgehend verwendet.
Um sicherzustellen, dass die Sterilisation mit Plasma stattgefunden hat, muss der Indikator einen integralen Wert von Parametern, wie z. B. Zeit, Temperatur, Feuchtigkeit und Konzentration des Plasmagases bestimmen. Biologische Indikatoren, die aus Kulturen von z. B. Bacillus subtilis-Sporen, Bacillus pumilus-Sporen und Clostridium sporogenes-Sporen gemacht wurden, wurden zum Überwachen der Sterilisation verwendet, z. B. US-Patente 5,801,010, 5,788,925 und 5,866,356. Jedoch werden chemische Indikatoren bevorzugt, da sie einfach und nicht teuer sind.
WO9846994 A1 und WO9846279 A1 beschreiben Farbstoffe und organische Amine enthaltende Zusammensetzungen, die im Kontakt mit Wasserstoffperoxid-Plasma die Farbe ändern. WO9852621 A1 beschreibt Farbstoffe, wie z. B. Säurefuchsin, das die Farbe wechselt, wenn es mit Wasserstoffperoxid-Dampf in Kontakt kommt.
WO 98/58683 beschreibt ein Nachweisgerät mit einem Einschluss, das einen Luftspalt zwischen dem Nachweissubstrat und dem Einschluss bildet. Da das Gerät ein Papiersubstrat verwendet, ist es zum Gebrauch mit Plasma ungeeignet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wird eine Überwachungsvorrichtung geschaffen, die enthält: wenigstens eine Polymerschicht, die dem Plasma ausgesetzt werden kann und eingearbeitet enthält

a) einen Indikator, der wenigstens eine Farbänderung durchmachen kann
b) einen Aktivator für den Indikator, wobei der Aktivator, wenn er mit dem Plasma in Kontakt gebracht ist, einer Reaktion unterliegt, worin das Reaktionsprodukt verursacht, dass der Indikator die Farbveränderung durchmacht.

Die zur Verwendung in diesem Gerät geeigneten Indikatoren schließen Pigmente, Farbstoffe, Vorläufer für die Farbstoffe und Gemische hieraus ein. Geeignete Indikatoren schließen pH-empfindliche Farbstoffe wie Phenolrot, m-Cresolpurpur, Pararosalin und Mischungen hieraus ein. Eine erwünschte Qualität des Indikators ist seine Fähigkeit, halogeniert, speziell bromiert, oder oxidiert zu werden. Die Herkunft solcher Bromierungs- oder Oxidierungsmittel sind die Reaktion zwischen dem Plasma und dem Aktivator. Es ist erwünscht, dass der Indikator eine Farbänderung gelb-blau, rot-gelb oder rot-blau durchmacht.
Das Polymer in der Vorrichtung ist geeigneterweise wasserlöslich oder in einem wässrigen Medium dispergierbar. Eine breite Klasse von Polymeren kann verwendet werden. Sie können Homopolymere, Copolymere oder Mischungen hieraus sein und geeigneter Weise ein Polymer von Styrol, Acrylat, Acrylsäure, Acrylamid, Vinylacetat, Vinylalkohol, Vinylchlorid, Styrol, Polyurethanen, Zellulosenitrat, Carboxymethyl-Zellulose oder ein Gemisch hieraus sein. Es ist wünschenswert, dass das Polymer ein Acrylatpolymer, Zellulosenitrat oder Carboxymethyl-Zellulose ist.
Geeigneterweise ist das Reaktionsprodukt des Aktivators und des Plasmas eine Halogensäure. Geeignete Aktivatoren sind Salze wie z. B. Halogenide, vorzugsweise Bromide. Zu den erwünschten Halogeniden gehören Bromide von Alkalimetallen oder von quartären Aminen, wie z. B. Tetrabutylammoniumbromid oder Tetraethylammonium-Bromid oder Gemischen hieraus. Der Aktivator kann auch ein Salz eines Amins und einer organischen oder anorgansichen Säure sein. Es kann auch ein Metallthiocyanat wie z. B. Natriumthiocyanat sein.
Die Vorrichtung kann zusätzlich ein Additiv zur Steuerung oder Kontrolle der Diffusion von Plasmagasen, wie z. B. ein Vernetzungsmittel oder ein Weichmacher enthalten. Diese können Zinkverbindungen oder Polyaziridine einschließen.
Die Vorrichtung kann zwei Schichten haben, d. h. zusätzlich eine polymere Oberschicht. Diese kann eine keilförmige polymere Oberschicht sein.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Auflösen oder Dispergieren seiner Komponenten in einem Lösungsmittel hierfür, Aufbringen der so gebildeten Lösung oder Dispersion auf ein Substrat und Verdampfenlassen des Lösungsmittels.
Das Substrat kann ein Behälter für einen zu sterilisierenden Gegenstand sein. Es kann auch ein Kunststofffilm oder Metall einschließlich Polyesterfilm oder Polyolefin-Vliesen sein, ohne hierauf beschränkt zu sein.
In einer erwünschten Ausführungsform der Erfindung ist die Lösung eine Farbformulierung, geeigneterweise eine wässrige Farbformulierung, insbesondere eine, die ein Acrylatpolymer enthält.
Ein Verfahren zur Anwendung des erfindungsgemäßen Geräts zur Überwachung der Sterilisation von Materialien umfasst die Befestigung des Geräts an den Materialien oder Containern, die dieselben enthalten, Durchführung des Sterilisationsverfahrens einschließlich der Schritte der Einführung des Plasmas in ein Gefäss, das die Materialien erhält oder Behälter hierfür, und Beobachten einer Farbänderung des Geräts.
Zustände, die in diesem Verfahren verwendet werden können, sind solche, die von Wasserstoffperoxid, Perchlorsäure und Sauerstoff, insbesondere von Wasserstoffperoxid abstammen.
Detallierte Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematischer Seitenquerschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plasmasterilisationsindikators, bei dem eine Indikatorschicht einen auf ein Substrat aufgebrachten polymeren Binder, einen Plasmaaktivator und einen Plasmaindikator enthält.
2 ist ein schematischer Seitenquerschnitt des erfindungsgemäßen Plasmasterilisationsindikators mit einer Klebstoffschicht und einer Freisetzungsschicht.
3 ist ein Seitenquerschnitt einer zweischichtigen Plasmasterilisationsindikatorschicht.
4 ist ein Seitenquerschnitt durch einen Plasmasterilisationsindikator mit ansteigender Grenze, erzeugt durch schichtförmigen Auftrag einer keilförmigen Sperre auf dem Plasmaindikator.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Vorrichtung kann am besten mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. Wie in 1 gezeigt, enthält die Vorrichtung in ihrer einfachsten Form eine Indikatorschicht 20, die auf ein Substrat 10 aufgebracht ist. Das Substrat 10 kann auch ein Behälter sein, wie z. B. ein Beutel für zu sterilisierende Produkte. Die Indikatorschicht 20 ist aus einem Polymer 50 zusammengesetzt, das wenigstens einen Indikator 30 enthält, der eine Farbänderung durchmachen kann, wenn er mit einem reaktiven Stoff umgesetzt ist, der durch Plasmaaussetzen des Aktivators 40 erzeugt wurde. Die Schicht 20 kann zusätzlich andere Additive 80 zur Steuerung der Rate der Farbänderung enthalten, wie z. B. Vernetzungsmittel oder Weichmacher zur Steuerung der Diffusion von Plasmagasen entweder zur Erhöhung oder zur Erniedrigung des Durchdringens von Plasma.
Wie in 2 gezeigt, kann das Substrat 10 des Geräts weiterhin eine Klebstoffschicht 60 enthalten. Die Klebstoffschicht ermöglicht, dass das Gerät an einem zu sterilisierenden Container oder Produkt befestigt wird. An den Boden der Klebstoffschicht 60 kann ferner eine Trennschicht 70 zur Erleichterung beim Verpacken und zur Entfernung unmittelbar vor Gebrauch befestigt sein.
Wie in 3 gezeigt kann eine einfache Form eines Mehrschichtengeräts zwei Indikatorschichten 20 und 200 haben. Das Mehrschichtengerät kann daher mehr als einer Farbänderung unterliegen. Das Gerät kann durch Aufbringen einer weiteren Indikatorschicht 200 über die erste Indikatorschicht 20 gemacht werden. Der Indikator 300 der Indikatorschicht 200 ist von dem Indikator 30 der Indikatorschicht 20 verschieden. Die Polymeren 50 und 500, Additive 80 und 800 und die Aktivatoren 40 und 400 der ersten Indikatorschicht 20 und der zweiten Indikatorschicht 200 können gleich oder verschieden sein. Wenn sie Plasma ausgesetzt wird, kann die oberste Indikatorschicht 200 erst eine Farbänderung (z. B. rot nach farblos) durchmachen, gefolgt von der Farbänderung der unteren Indikatorschicht 20 (z. B. farblos nach blau). Daher macht das Gerät zwei Farbänderungen durch. Es gibt viele Variationen des Mehrschichtengeräts. Zum Beispiel kann das Gerät mehr als zwei Indikatorschichten haben und eine oder mehrere Sperrschichten zwischen oder auf ihnen.
Eine einfache Form eines Anzeigegeräts mit ansteigender Grenze wird in 4 gezeigt. Das Anzeigegerät mit beweglicher Grenze kann gemacht werden, indem man eine keilförmige Sperrschicht 2000 über die Indikatorschicht 20 aufbringt. Die Sperrschicht widersteht dem Plasma und seinen Komponenten, ist jedoch durchlässig hierfür. Es gibt viele Abänderungen für dieses Gerät mit ansteigender Grenze. Zum Beispiel kann die keilförmige Grenzschicht einen Indikator enthalten und sowohl der Indikator als auch die Sperrschichten können in Keilform, aber in entgegengesetzter Richtung vorliegen.
Andere Abänderungen des Plasmaanzeigegeräts sind auch möglich, z. B. ein Gradientengerät gemacht werden, indem man eine Serie von Formulierungen mit ansteigender oder abfallender benötigter Zeit für die Farbänderung schichtförmig aufträgt. Ein solcher Gradient kann erhalten werden, indem man solche Formulierungen in Form von Linien oder Säulen nebeneinander aufträgt.
Das Gerät kann auch eine gedruckte Zahl, ein Bild, einen Strichcode, z. B. „wenn der Druck grün ist, ist das innenliegende Produkt sterilisert" enthalten.
Aktivatoren erzeugen anderen reaktive Spezies, wie z. B. solche von Verbindungen mit: -J, -Br, -Cl, -NH-, NH₂, -OH, =O, -NO, -NO₂, -NO₃, -SO₃, -SO₃N, -COOH, -PO₄, SCN, usw. Besonders erwünscht sind Bromide, d. h. von Tetraethylammoniumbromid (TEAB) füge Br als ein Oxochrom zu den Farbstoffen. Ähnlich setzen andere Aktivatoren Oxochrome dem Farbstoff zu.
Ergebnisse von Versuchsreihen zeigen an, dass das durch Reaktion von Phenolrot und Bromsalzen gebildete Produkt am wahrscheinlichsten Bromopheonlblau ist. Wir haben auch gefunden, dass die Natur, z. B. pH des Mediums, d. h. des Binders, eine bedeutende Rolle bei der Farbbestimmung des Reaktionsproduktes spielen, besonders wenn der erzeugte Farbstoff ein pH-empfindlicher Farbstoff ist. Zum Beispiel ändert sich Phenolrot von gelb-rot zu orange-rot in Polyvinylalkohol, wenn es Wasserstoffperoxid ausgesetzt ist, während es sich von gelb nach blau in EC001270 (ein Acrylatdruckfarbenverschnittmittel, vertrieben von Environmental Inks and Coating Co., Lithicum, MD) ändert. Der pH von EC001270-Beschichtung ist etwa 4 bis 5, während der von Polyvinylalkohol etwa 7 ist. Bromphenol-blau sieht in Polyvinylalkohol rot aus, in EC001270 dagegen blau.
Die Farbänderung im System EC001270 und TEAB für Chlorphenolrot ist gelb nach purpur, m-Cresolpurpur ist gelb nach blau, Cresolrot ist gelb nach purpur, Phenolrot ist gelb nach blau und Thymolblau ist gelb nach blau nach Einwirkung von Wasserstoffperoxiddampf und seinem Plasma. Eine Auswertung dieser und anderer Farben entwickelnden Farbstoffe ergibt, dass bromierte Farbstoffe von einigen dieser Farbstoffe nach Einwirkung von Wasserstoffperoxid und seinem Plasma gebildet werden.
Wie in Tabelle 1 unten gezeigt, wird der Schluss, dass EC001270, TEAB und Farbstoffe, die Farben entwickeln, verstärkt durch den pH-Bereich und Farben der Substratfarbstoffe (Farben vor der Behandlung) und entsprechenden bromierten Farbstoffen (nach Einwirkung von Wasserstoffperoxid und seinem Plasma).
Indikatoren:
Jedes Material, das in Anwesenheit eines Plasmaaktivators eine Farbänderung durchmacht, kann als ein Plasmaindikator verwendet werden. Plasmaindikatoren werden hier auch „Indikatoren" genannt. Am stärksten bevorzuge Klassen von Plasmaindikatoren sind Farbstoffe, Pigmente und ihre Vorläufer. Eine große Anzahl von Farbstoffen und Farbstoffvorläufern, werden z. B. in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2. Liste von brauchbaren Farbstoffen
Diese wurden mit Tetrabutylammoniumbromid als Aktivator in Polyacrylat (EC001270) und in Anwesenheit von auf Lösungsmittel basierenden Zellulosenitrat getestet.
Säurealizarinviolet N, Säureschwarz 24, Säureschwarz 48, Säureblau 113, Säureblau 120, Säureblau 129, Säureblau 161, Säureblau 25, Säureblau 29, Säureblau 40, Säureblau 41, Säureblau 45, Säureblau 80, Säureblau 93, Säurefuchsin, Säuregrün 25, Säuregrün 27, Säuregrün 41, Säureorange 74, Säurerot 1, Säurerot 114, Säurerot 151, Säurerot 88, Säureviolett 70, Säureviolett 7, Säuregelb 99, Acridinorange, Acridinorange-Basis, Acridinorange G, Acirdingelb G, Acriflavinhydrochlorid, Alcianblau 8GX, Alciangelb, Alizarin, Alizarin-Schwarzblau SN, Alizarinkomplexon, Alizarinkomplexondihydrat, Alizarinrot, Alizarinviolett 3R, Alizaringelb GG, Alizaringelb R, Alkaliblau 6B, Alkali-Fastgreen 10GA, Alphazurin A, Aluminon, Aminoacridinhydrochlorid, Aminoantraquinon, Aminophthalhydrazid, Anilinblau, Astrablau 6 GLL, Auramin O, Azocarmin, Azocarmin B, Azur A, Azur B, Azur B Thiocyanat, Azur C, Basic Blue 3, Basic Blue 41, Basic Blue 66, Basic Fuchsin, Basic Red 29, Basic Gelb 11, Benzopurpur 4B, Biebrich Scarlet NA Salz, Bismarck-Braun B, Bismarck-Braun Y, Tetrazoliumblau, Bourdeaux R, Brilliantblau B, Brilliantblau G, Brilliantcresylblau ALD, Brilliantcrocein MOO, Brilliantgrün, Brilliantsulphaflavin, Brilliantgelb, Bromochlorophenolblau, Bromocresolgrün, Bromocresulpurpur, Bromophenolblau, Bromopyrogallol rot, Bromothymolblau, Bromoxylenolblau, Calmagit, Carbolfuchsin, Carminsäure, Karotin, Celestinblau, Chicago-Himmelblau, Chlorophenolrot, Chromazurol S, Chromotrop 2B, Chromotrop 2R, Chromoxanzyanin B, Chrysoidin, Chrysophenin, Cibacronbrilliantrot 3BA, Kongorot, Kupfer (II)-Phthalocyanin, Cresolpurpur, Cresolrot, Cresol, Cresolphthalein, Cresolphtalein-Komplexon, Kristallviolett, Curcumin, Darrowrot, Diaminoacridin-Hemisulfat, Diazorot RC, Dibromofluorescein, Dichlorofluorescein, Dichloroindophenol, Dicinnamalacton, Diethylaminomethyl-Coumarin, Diethyloxacarbocyaniniodid, Diethylthiatricarbocyaniniodid, Dihydroxy-Benzenesulfonsäure, Dilithiumphthalocyanin, Dimethylmethylenblau, Dimethylglyoxim, Dimethylindoanilin, Dinitrodiphenylamin, Diphenylthiocarbazon, Direktblau 71, Direktgrün 6, Direktrot 23, Direktrot 75, Direktrot 81, Direktviolet 51, Direktgelb 62, Disodiumphthalocyanin, Dispersblau 14, Dispersblau 14, Dispersblau 3, Dispersorange, Dispersorange 11, Dispersorange 25, Dispersgelb 7, Emodin, Eosin B, Eosin Y, Eriochromschwarz T, Eriochromblauschwarz B, Erioglaucin, Erythrosin B, Ethyleosin, Ethylorange, Ethylrot, Ethylviolet, Evans-Blau, Fast-Black, Fast-Blue B Salz, Fast-Blue BB, Fast-Blue RR Salz, Fast Corinth V Salz, Fast Garnet GBC Base, Fast Green FCF, Fast Red Aluminiumsalz, Fast Red Violett LB Salz, Fast Violett B Salz, Fat Brown RR Fat Grün GDC Salz, Flavazin I, Fluorescein, Fluorexon, Gallocyanin, Guineagrün B, Hematoxylin, Hydroxynaphtolblau, 1,4-Hydroxynaphtoquinon, Indigo, Indigocarmin, Indolinblau, Eisen (II)-Phathalocyanin, Janusgrün B, Lacmoid, Leishman Beize (leishman stain), Leukokristallviolett, Leukomalachitgrün, Leukoquinizarin, Leichtgrün SF gelblich, Lissamingrün B, Litmus, Luxol-Fast Blue, Malachitgrün Base, Malachitgrün-Hydrochlorid, Malachitgrün-Oxolat, Metanillgelb, Methyleosin, Methylgrün, Methylorange, Methylrot, Methylviolet 2B, Methylviolett B Base, Methylgelb, Methylenblau, Methylengrün, Methylenviolet 3RAX, Methylesculetin, Methylthymolblau, Mordantblau 9, Mordantbraun 24, Mordantbraun 4, Mordantorange, Mordantorange 1, Mordantorange 6, Mordantrot 19, Mordantgelb 10, Morinhydrat, Murexid, Naphthochromgrün, Naphtol AS, Naphtolblauschwarz, Naphtholgrün B, Naphtholgelb, Napththolbenzein, Naphtholbenzol, Naphtholphthalein, Neutralrot, Neucoxin, Neufuchsin, Neumethylenblau N, Nigrosin, Nilblau A, Nilblauchlorid, Nitrazingelb, Nitrorot, Nitrophenanthrolin, Nitrophenol-2, Nitrophenol-3, Nitrophenol-4, Nitrophenylazo-Resorcin, Nuklearfastrot, Ölblau N, Ölrot EGN, Ölrot O, Orange G, Orange II, Palatinchromschwarz 6BN, Palatinfastgelb BLN, Pararosanilinacetat, Pararosanilinbase, Pararosanilinchlorid, Patentblau VF, Pentamethoxytriphenylmethanol, Phenanthrolin, Phenazine, Phenolrot, Phenolphthalein, Phenolphthaleindiphosphat, Phenothiazin, Phenylazoanilin, Phenylazodiphenylamin, Ameisensäure, Phenylazophenol, Phloxin B, Phthalocynin, Pinacyanolchlorid, Plasmokorinth, Ponceau S, Primulin, Procionrot MX-5B, Prociongelb H-E3G, Preußischblau, Purpurin, Pyridlazonaphthol, Pyridylazoresorcinol-Natriumsalz, Pyrocatecholviolett, Pyrogallolrot, Pyronin B, Quinaldinrot, Quinizarin, Quinolingelb, Reaktivschwarz 5, Reaktivblau 15, Reaktivblau 2, Reaktivblau 4, Reaktivorange 16, Resazurin, Resorcinkristallviolett, Rhodamin B, Rhodamin B Base, Rhodamin GG, Rhodamin S, Rhodainin, Rosalsäure, Rosbengal, Rosbengaliacton, Safranin O, Solventblau 35, Solventblau 59, Solventgrün 3, Styryl 7, Sudanschwarz B, Sudanorange G, Sudanrot 7B, Sulfobromophthalein-Natriumsalz, Sulforhodamin B, Tartrazin, Tetrabromophenolblau, Tetrabromophenolphthalein, Tetrabromopheonlphthalein, Tetraiodophenolphthalein, Tetraphenyl-Butadien, Tetrazoliumviolett, Thiazolgelb G, Thioflavin S, Thioflavin T, Thionin, Thymolblau, Thymolphthalein, Thymolphthalein-Monophosphat, Thymolphthalein-Monophosphat, Toluidinblau O, Triphenylmethylbromid, Tropaelin O, Trypanblau, Turmeric, Vanillinazin, Variaminblau RT Salz, Variaminblau RT Salz, Victoriablau B, Victoriablau B, Victoriareinblau BO, Wright-Beize, Xilidine-Ponceau 2R, Xylenolblau, und Xylenolorange.
Einige Farben, z. B. Malachitgrün, reduziert mit Ascorbinsäure, Natriumsulfat und Formaldehyd wurden auch verwendet. Einige dieser Farben sind Fluoreszenzfarben und sie verloren entweder ihre Fluoreszenz oder es trat eine Fluoreszenzänderung auf.
Gleichzeitige Reaktionen:
Wir haben auch festgestellt, dass einige Farben, z. B. Phenolrot, Farbentwicklung (aufgrund der Bildung von Bromphenolblau) gefolgt von Entfärbung nach verlängerter Einwirkung von Wasserstoffperoxyd oder Plasmabehandlung zeigten.
Aktivatoren:
Jede chemische Verbindung, die eine mit Plasma oder Wasserstoffperoxid reaktive Art bildet, wenn sie mit einer Indikatorverbindung umgesetzt ist, sich abbaut, spaltet oder eine Verbindung eingeht oder zur Bildung einer gefärbten Verbindung reagiert, kann als ein Indikatoraktivator verwendet werden. In gleicher Weise kann eine chemische Verbindung, die nach Reaktion mit Plasma oder Wasserstoffperoxid eine chemische Verbindung erzeugt, die die Umwelt ändert, z. B. Herstellung einer Säure oder Base ergibt eine Änderung eines pH-empfindlichen Farbstoffes als ein Indikator-Aktivator verwendet werden. Die Herstellung einer Säure oder Base führt zu einer Veränderung eines pH-empfindlichen Farbstoffes. Eine Vielfalt von Klassen organischer oder anorganischer Verbindungen kann als Aktivatoren für die Überwachung von Wasserstoffperoxid und seinem Plasma verwendet werden. Zu ihnen gehören Alkohole, Amide, Amine, Bisulfite, Bisulfate, Carbonate, Carbamate, Chelate, Metallkomplexe, Cyanate, Ester, Halogenide, Halocarbone, Ketone, Nitrite, Nitrate, Nitrile, Nitro, Nitroso, Oxime, Phenole, Phosphate, Sulfate, Sulfide, Sulfite, Thiocyanate, Harnstoffe, Urethane, Salze, oxidierende und redzuierende Mittel. Organische und anorganische Salze, insbesondere Halogenide waren sehr wirksame Aktivatoren. Die spezifischen Beispiel für Verbindungen, die als Plasmaaktivatoren mit bestimmten ausgewählten Farbstoffen (z. B. Chromazurol S, Methylgrün, Säurefuchsin, Direktblau 71 und Nilblau) untersucht wurden, sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Tabelle 3. Liste spezifischer Beispiele von Aktivatoren
Abietinsäure, Acetonoxim, Aluminiumacetylacetonat, Aluminium-Ammoniumsulfat, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Aminodeoxy-d-Sorbit, Ammoniumacetat, Ammoniumbisulfit, Ammoniumbromid, Ammoniumcarbamat, Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfamat, Ammoniumsulfit, Ammoniumthiocyanat, Ammoniumthiosulfat, Ascorbinsäure, Azodicarbonamid, Azodicarbonamid, Benzilsäure, Benzoesäure, Benzophenon, Benzophenontetracarbonsäure, Benzophenontetracarbon-Diahydrid, Benzoquinondioxim, Benzoquinondioxim, Benzyloxyphenol, Butylphenol, Koffein, Calcium-Ferrocyanid, Katechol, Chloranilsäure, Kupferthiocyanat, Kupferon, Kupferon, Cyclopenatanonoxim, Dehydroessigsäure, Di-Butyl-t-4Methylphenol, Dihydroxyacetophenon, Dihydroxy-Dimethoxybenzophenon, Dihydroxy-Naphthalein-Disulfonsäure, Dihydroxyacetophenon, Dihydroxy-Dimethoxybenzophenon, Dimethylfumarat, Dimethyltartrat, Diphenylbutyrolacton, Diphenylglyoxim, Diphenylthiocarbazon, Di-t-butyl-4-Methylphenol, Dithizone oder Diphenylthiocarbazon, Ethylcarbonat, Ethylendiamin-Tetraessigsäure und seine Salze, Ferroin, Fumarsäure, Gallensäure, Gluconsäure-Fe(II)-Salz, Glucosepentaacetat, Glucusopentaacetat, Glucosepentaacetat, Glutarsäure, Glycerophosphat, Glyconolactone, Hexachloro-Norboren-Dicarbonsäure, Hydroquinon, Hydroxyacetophenon, Hydroxyacetophenon, Hydroxyzimtsäure, Hydroxymethoxybenzophenon, Hydroxyoctyloxybenzophenon, Hydroxybenzophenon, Hydroxybenzophenon, Hydroxymethoxybenzophenon, Hydroxyquinolin, Inosit, Eisenacetylacetonat, Eisenkomplexe, wie z. B. Caliumferrocyanid, Eisensulfat, Isoascorbinsäure, Levulinsäure, Maleinsäure, Maleinsäure, Äpfelsäure, Mandelsäure, Mercaptobenzothiazo, Methyldinitrosalicilat, Methyldinitrosalyicylat, Methylesculetin, Methylthrihydroxybenzoat, Naphthol, Naphthol-Sulfonsäure, Naphthoqinontetrasulfat-Natriumsalz, Nitron, Nitron, Nitroso-1,2-Naphthol, Nitrosophenol, Oxalsäure, Phenanthrolin, Phenanthrolin, Phthalid, Propylgalliat, Propylgalliat, Pyridinaldoxim, Brennstraubensäure, Resorcin, Rutinhydrat, Salicyladoxim, Salicyladoxim, Salicylanamid, Salicylanilid, Salicylsäure, Natriumacetylacetonat, Natriumbisulfit, Natriumcyanat, Natriumdiethyldithiocarbamat, Natriumdiethyldithiocarbamat, Natriumdithionit, Natriumhydrosulfid, Natriumnitrit, Natriumpersulfat, Natriumsulfit, Natriumsulfit, Natriumsulfit, Natriumsulfit, Natriumthiocyanat, Natriumthiocyanat, Natriumthiosulfat, Sulfosalicylsäure 5, Tannin, Tetrabutylphosphoniumbromid, Tetrahydroxybenzophenon, Tetrahydroxybenzophenon, Tetramethylhexandiamin, Tetronsäure, Tetronsäure, Thiodiglycolsäure, Thiodipropionsäure, Thioglycolsäure, Thioharnstoff, Thioharnstoff, Trbenzylamin, Trichloroacetamid, Trichlorobenzylacetat, Trihydroxybenzophenon, Trihydroxybenzophenon, Harnstoff, Vitamin C, Vitamin C-Palmitat.
Effekte der Halogenide:
Viele organische und anorganische Halogenide sind hochempfindliche Aktivatoren für Indikatoren. Zu diesen Halogeniden gehören Ammoniumbromid, Cholinchlorid, Choliniodid, Acetylcholinchlorid, Dodedyltrimethylammoniumbromid, Glycidiltrimethylammoniumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumiodid, Natriumiodid, Tetrabutylammoniumiodid, Tetraethylammoniumbromid, Tetrahexylammoniumbromid, Tetramethylammoniumchlorid und Tetrabutylphosphoniumbromid. Bromide sind wirksamer als andere Halogenide.
Säure-Basen-Salze, z. B. solche, die durch Neutralisieren von primären, sekundären und tertiären Aminen (z. B. Hexylamin, Diethanolamin, Tetramethylhexandiamin) mit Säuren wie z. B. Essigsäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure und Iodwasserstoffsäure erzeugt werden, sind auch wirksame Aktivatoren.
Die für die Farbänderung benötigte Zeit kann durch Verwendung einer geeigneten Mischung von Aktivatoren/Halogeniden Bromiden gesteuert werden. Um den Effekt von Ethylenoxid so klein wie möglich zu halten, werden niedrigere Konzentrationen von Halogeniden für bestimmte Farbstoffe bevorzugt.
Effekte der Aktivatorkonzentration:
Mit bestimmten Farbstoffen sind nur 0,5 % Aktivator wirksam zur Einleitung einer merklichen Farbänderung mit Plasma. Die Rate der Farbänderung erhöht sich mit Erhöhung der Aktivatorkonzentration. Hohe Aktivatorkonzentrationen führen manchmal zur Entfärbung der gebildeten Farbe. Eine Konzentration von 0,5 bis 50 Gew.-% eines Aktivators kann brauchbar sein. Der bevorzugte Konzentrationsbereich ist 2–10 Gew.-% des gesamten Feststoffgehalts.
Polymere:
Eine Matrix oder ein Medium, unter ihnen eine breite Vielfalt von organischen und anorganischen polymeren Materialien kann als Träger für den Indikator verwendet werden, solange die Aktivatoren und die Indikatoren darin gelöst oder dispergiert werden können. Es können wasserlösliche, wasserdispergierbare und wasserunlösliche Polymere verwendet werden. Vorzugsweise werden wasserlösliche und wasserdispergierbare Polymere verwendet. Diese können in Form von Tinten- oder Druckfarbenformulierungen verwendet werden, wie z. B. als Farben für Flexodruck oder Tiefdruck. Andere Druckfarben können auch verwendet werden, wie z. B. diejenige für Buchdruck, Offset- und Siebdruck. Die Auswahl eines Polymers hängt von der zu verwendenden Druck-/Beschichtungsausrüstung ab.
Gewöhnlich werden Acrylpolymeren, eine Emulsion von Acrylpolymeren, gelegentlich natürliche Polymeren, wie z. B. Stärken, Lingnine und Ligninderivate in Farbstoffen verwendet. Harze sind wasserlöslich oder durch Neutralisation mit basischen Verbindungen, wie z. B. Amoniak und Aminen, emulgierbar. Tinten- und Druckfarben enthalten eine Vielzahl von Additiven zur Vermeidung von Schäumen, zur Dispersion von Pigmenten, Rheologiemodifiziermittel und Gleitmittel.
Zu in Tinten- und Druckfarben verwendeten Polymeren gehören Homopolymere, Copolymere und Blockcopolymere einschließlich derjenigen von Ethylen-Acrylsäure, Ethylen-Methacrylsäure, Ethylen-n-Butylacrylat und Ethylenmethylacrylat. Die in den Tinten- und Druckfarben verwendeten Polymeren können auch ein Gemisch von Homo- und Copolymeren sein, z. B. diejenigen von Methylmethacrylat, Acrylsäure, Styrol, Methylacrylat, andere Ester können Vernetzungsmittl enthalten, wie z. B. Polyvinylazaridin-Metallsalze und Komplexe, z. B. derjenige von Zink.
Zu kommerziellen Lieferanten für geeignete Polymere für Tintenformulierungen gehören Air products (Allentown, PA), Rohm and Haas (Philadelphia, PA), S.C. Johnsons and Sons (Racine, WI), Witco (Houston, PA) und ESI (Valley Stream, NY). Es sind zwar eine große Anzahl von Polymeren geeignet, ein Farbverlängerer, EC001270 hergestellt von Environmental Inks and Coating Co., Lithicam, MD, der zusammengesetzt ist aus etwa 40 % Styrol-Acrylpolymeren, einigen Prozent Ammoniumhydroxid, Zusätzen, wie z. B. Wachs und Alkohol, Rest Wasser, hat ich als sehr geeignet erwiesen.
Die Natur des Polymer, z. B. pH und Durchlässigkeit der Gase, spielt eine bedeutende Rolle. Farbänderung von Phenolrot und TEAB mit Wasserstoffperoxiddampf ist schneller in EC001270 (ein Acrylat) und langsamer in Witcobond 213 (ein Polyurethan von Witco Corporation, Houston, TX). Die Durchlässigkeit der reaktiven Gase kann auch durch Zusatz eines Vernetzungsmittels und andere Zusätze wie z. B. Weichmacher, die die Rate der Diffusion ändern, gesteuert werden. Wenn Wasserstoffperoxid Dampf ausgesetzt ist, ist die Farbänderung von Phenolrot mit Kaliumiodid in EC001270 blau, während sie in Polyvinylalkohol rot ist. Der pH der Beschichtung von EC001270 ist etwa 4 bis 5, während derjenige von Polyvinylalkohol etwa 7 ist.
Es werden zwar wässrige Tinten (Druckfarben) oder Beschichtungsformulierungen bevorzugt. Es können aber auch Beschichtungsoformulierungen auf Basis eines Lösungsmittels verwendet werden; in solchen Formulierungen verwendete Polymere sind Zellulosenitrat, Carboxymethylzellulose, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polysilikone und Polyepoxy.
Wirkung der Natur des Polymeren:
Beschichtungen, die aus Phenolblau als Indikator, TEAB als Aktivator und einer Vielfalt von polymeren Materialien als Bindern hergestellt worden waren, wurden Wasserstoffperoxiddämpfen ausgesetzt. EC001270-Extender war das schnellste Bindemittel, Witco 160 (ein Polyurethan von Witco Corporatio) und Rovace 571 (ein Polyvinylacetat-Latex von Rohm and Haas) waren mittelschnell und Airflex TL40 (ein Polyvinylacetat-Lates von Air Products) war das langsamste. Sie zeigten die Zwischenfarbe purpur, bevor sie blau wurden.
Wenn die Sperrschicht von verschiedener Dicke ist, kann ein Gerät mit beweglicher Grenze erzeugt werden. Ein solches Gerät wurde durch Auftrag einer keilförmigen Beschichtung mit einem keilförmigen Beschichtungsstab von EC001270 auf die Beschichtung von EC001270, Phenolrot und TEAB aufgetragen. Eine Grenze wurde zwischen der original gelben Farbe und der neuen blauen Farbe nach etwa 2-stündigem Aussetzen von Wasserstoffperoxid erzeugt. Die Grenze bewegte sich von dem dünnen Ende nach dem dicken Ende mit verlängerter Einwirkung.
Zwei-Grenzen-Apparat:
Der Apparat kann mehr als eine Indikatorschicht aufweisen, wobei jede Indikator, Aktivator und Polymer enthält. Um wenigstens mehr als eine Farbänderung zu bekommen, sollte der Indikator in verschiedenen Indikatorschichten verschieden sein und sollte verschiedene Farbänderungen durchlaufen.
Es ist nicht nötig, dass beide Schichten Plasmafarbänderungen durchmachen. Selbst wenn eine Schicht eine Farbänderung durchmacht, kann eine Farbänderung festgestellt werden, insbesondere, wenn die oberste Schicht farblos wird.
Gemische:
Gewünschte Farben, Farbänderungen und für die Farbänderung benötigte Zeit kann durch Mischen von geeigneten Indikatoren, Aktivatoren, Zusätzen und Polymer in geeigneten Mengen erhalten werden.
Mehrfache Farbänderungen:
Es wurde festgestellt, dass man durch Mischen von mehr als einer Farbe, die jeweils verschiedene Farbänderungen durchlaufen, mehr als eine Farbänderung erhalten kann. In ähnlicher Weise kann man ein Gemisch von Pigmenten oder Farben verwenden, die nicht durch Plasma und Indikatoren beeinflusst werden, insbesondere solche, die farblos werden oder mit Plasma hellere Farbe bekommen, um mehr als eine Farbänderung zu erhalten. Die Rate der Reaktion oder Reaktionsgeschwindigkeit wurde auch durch Verwendung eines Gemisches von mehr als einem Aktivator von verschiedener Reaktionsfähigkeit variiert.
Substrat: Zwar kann das Gerät ein selbsttragender Polymerfilm sein, der den Aktivator und Indikator enthält, es ist jedoch erwünscht, das Gerät auf einem Substrat zu erzeugen. Das Gerät kann durch Beschichten der anzeigenden Formulierung auf einem Substrat hergestellt werden. Das Substrat kann jeder feste Ausgangsstoff sein; z. B. ein aus Papier, Kunststoff, Keramik oder Metall hergestellter Ausgangsstoff. Das Substrat könnte ein Behälter, z. B. ein Beutel oder eine Tasche für zu sterilisierende Gegenstände sein. Der Sterilisationsindikator kann auch in Form von Stickern, Bändern und Streifen gebildet werden.
Zwar kann jedes Substrat mit einer glatten Oberfläche verwendet werden, ein bevorzugtes Substrat ist ein flexibler und transparenter Kunststofffilm, natürliches (Zellulose) oder synthetisches (z. B. Polyolefinvlies, z. B. Tyvek^R) Papier. Kunststofffilme, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, Polyurethane, Nylons, Polyester, Polycarbonate, Polyvinylacetat, Zellofan und Zelluloseester können als das transparente Substrat verwendet werden. Metallfolien, wie z. B. Aluminium kann verwendet werden. Die am meisten bevorzugten Substrate sind 5 bis 300 μm dicke Filme von Polyethylenterephthalat und Tyvek^R.
UV-Absorber:
Wenn eine Plasmaindikator-Formulierung gegen Ultraviolettlicht empfindlich ist, können UV-Absporptionsmaterialien zugesetzt werden, um die Wirkung zu minimieren. Eine große Anzahl von UV-Absorbern ist handelsüblich erhältlich, z. B. diejenigen in Sonnenschutzlotions, z. B. Tinuvins von Ciba-Geigy Corporation. Zu UV-Absorbern gehören Verbindungen wie Maleinsäure, Natriumsalidylat, Benzophenon oder Benzophenontetracarboxylat und eine große Anzahl von polyaromatischen Verbindungen.
Temperatur:
Der Indikator kann eine Farbänderung in einem wesentlichen Temperaturbereich, nämlich von einer sehr tiefen Temperatur (z: B. –30°C) bis zu einer sehr hohen Temperatur von einigen hundert °C durchmachen. Die bevorzugte Temperatur ist unter etwa 60°C, am meisten bevorzugt ist Raumtemperatur.
Zeit:
Die für die Farbänderung benötigte Zeit hängt von der Natur des Plasmas ab. Ein reaktiveres und stärker diffundierendes Plasma würde die Farbe schneller ändern. Die für die Farbänderung benötigte Zeit kann variiert werden durch Steuerung der Diffusion der Komponenten des Plasmas durch Zugabe von geeigneten Additiven zum Polymer. Vernetzung des Polymers verringert die Diffusion des Plasmas und erhöht die für die Farbänderung benötigte Zeit. Additive, die mit Plasma reagieren, können auch die für die Farbänderung benötigte Zeit erhöhen. Ähnlich verringern bestimmte Additive, wie z. B. Oxidationsmittel und Weichmacher die Zeit.
1. Dicke der polymeren Indikatorschicht
Die Dicke der Indikator- und Sperrschichten kann von einem Mikron bis zu einigen hundert Mikron gehen. Die bevorzugte Dicke ist 1–50 Mikron, insbesondere ist der Bereich von 2–20 Mikron bevorzugt.
2. Konzentration des Aktivators
Die Konzentration an Aktivator kann von 0,1 bis 50 Gew.-% gehen. Die bevorzugte Konzentration ist 1 bis 20 Gew.-%, 2–10 Gew.-% sind besonders bevorzugt.
3. Konzentration des Indikators
Die Indikatorkonzentration kann von 0,1 bis 20 Gew.-% gehen. Die bevorzugte Konzentration ist 1 bis 10 Gew.-%, am meisten wird eine Konzentration von 2–5 Gew.-% bevorzugt.
4. Konzentration von anderen Additiven
Die Konzentration an Additven kann von 0,1 bis 20 Gew.-% gehen. Die bevorzugte Konzentration ist 0,5 bis 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt ist eine Konzentration von 1 bis 5 Gew.-%.
5. Natur der Sperre
Das ist dieselbe Gruppe wie das Polymer, kann jedoch von ihm verschieden sein.
6. Dicke der Sperre
Die Sperre kann zwischen 2 und 200 Mikron, vorzugsweise 2–20 Mikron dick sein.
7. Natur der Additive
Der bevorzugte Zeitbereich für die Sterilisation liegt von 5 Minuten bis zu einigen Stunden. Am meisten bevorzugt ist eine Zeit von etwa 15 bis 60 Minuten.
Zusätzlich zu dem Wasserstoffperoxid-Plasma kann das Gerät mit anderen plasmaförmigen Verbindungen, wie z. B. dem Plasma von Peressigsäure und einem Gemisch von Wasserstoff, Sauerstoff und Argon verwendet werden.
Vorteile:
Der hier offenbarte Plasmaindikator bietet die folgenden Vorteile:

• Er ist für Plasma selektiv (d. h. kein oder weniger Effekt bei anderen Sterilisatoren).
• Es ergibt gewünschte Farbänderung (von einer hellen Startfarbe, gelb, orange, pink oder rot zu einer am Ende erhalten dunklen Farbe, wie z. B. blau, grün, schwarz, purpur oder violett).
• Es ergibt eine Zwischenfarbe zur Überwachung eines Partialzyklus.
• Die für die Farbänderung benötigte Zeit, Temperatur usw. können mit einfachen Mitteln variiert werden.
• Es tritt im Wesentlichen kein Effekt von Umweltbedingungen (z. B. trockene Hitze, Feuchtigkeit und Licht) vor und nach der Sterilisierung auf.
• Es ist von heißen Versiegelungsstäben nicht beeinflusst.
• Es hat die benötigte Verarbeitungszeit.
• Es gibt kein Ausbluten oder Diffundieren von Farben.
• Die Bestandteile (Indikatoren/Farben und Aktivatoren/Additive) sind wasserlöslich. Es wird kein mahlender Bestandteil benötigt.
• Die Formulierungen können durch einfache Verfahren (Mischen/Auflösen) hergestellt werden.
• Die Druckfarbe ist druckbar mit Tiefdruck- und Flexopressen auf Polyester, Papier und Tyvek.
• Die Druckwalzen sind leicht zu reinigen.
• Es werden weniger toxische oder gefährliche Chemikalien verwendet.
• Es werden leicht erhältliche Chemikalien (Farbstoffe, Aktivatoren und Bindemittel) verwendet.
• Es gibt eine Option für Präzisionsmessung mit beweglicher Grenze.
• Die Formulierungen sind nicht teuer.
• Es wird von Ethylenoxid, Dampf, Hitze und Strahlung nicht beeinflusst.

Beispiele
Beispiel 1: Allgemeines Verfahren zur Herstellung der Probengeräte
In ein 10 ml Reagenzglas wurden 3 ml EC001270 (ein Acrylat-Farbverlängerer, vertrieben von Environmental Inks and Coating, Co., Lithicum, MD), etwa 0,5 ml Lösung (60 Gew.-% TEAB in Wasser) und 0,5 ml einer Lösung (z. B. 4 Gew.-% Lösung von einem Phenolrot in Ethanol) gegeben. Der Inhalt wurde gemischt und mit einem mit #10 Draht umwickelten Stab auf einem 10 Mikron starken Polyesterfilm, Papier und Tyvek^R schichtförmig aufgetragen. Die Beschichtungen wurden in einem Ofen bei etwa 50°C 5 Minuten lang getrocknet.
Versuch 1 (Versuche 1 bis 8 entsprechen nicht der beanspruchten Erfindung): Bedampfen mit Wasserstoffperoxiddampf
Proben von Beispiel 1 werden auf die Seite eines 20-Liter-Klarglaskolbens, der eine leere Petrischale enthielt, gehängt. Etwa 50 ml eines 30-%igen Wasserstoffperoxids wurden in die Petrischale gegossen und der Kolben dicht geschlossen. Die Farbänderungen der Proben wurden festgestellt. Zur Untersuchung unter niedrigem Druck wurde ein Vakuumexikator anstelle des Glaskolbens verwendet.
Beispiel 2: Effekt von Aktivatoren auf Farben
Unter Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen allgemeinen Verfahrens wurden Beschichtungen aus EC001270 als Polymer, TEAB als Aktivator und verschiedenen der in Tabelle 2 angeführten Farben als Indikatoren hergestellt. Die Beschichtungen wurden einem Sterilisationszyklus von Wasserstoffperoxidplasma unter Verwendung von STERRAD^® Modell 100, einem Sterilisationssystem, hergestellt von Advancend Sterilization Products (Adresse) ausgesetzt. Die meisten Farbstoffe veränderten ihre Farben. Einige von ihnen wurden entweder heller oder farblos, während die anderen Farben entwickelten. Nur eine kleine Anzahl der Farbstoffe zeigte Farbänderung ohne den Aktivator. Representative Farbänderungen sind in Tabelle 4 angeführt.
Tabelle 4. Representative Farbänderungen von einigen Farbstoffen mit EC001270 und TEAB
Ähnliche Farbänderungen wurden mit vielen anderen Aktivatoren wie z. B. Natriumnitrit, Natriumthiocyanat, Salzen von Aminen und Säuren und anderen Bindemitteln, wie z. B. Polyurethan (Witcobond 213, Witco Corporation, Houston, TX) und Zellulosenitrat erhalten.
Beispiel 3: Effekt von anderen Halogeniden
Unter Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens wurden Beschichtungen mit bestimmten organischen und anorganischen Halogeniden als Aktivatoren und Fluorescein, Phenolrot, Chlorophenolrot, Säurefuchsin, Brilliantgrün und ihren Gemischen als Indikatoren hergestellt. Diese Beschichtungen wurden Wasserstoffperoxid und seinem Plasma ausgesetzt. Alle Beschichtungen von Säurefuchsin wechseln von rot zu farblos und diejenigen von Brilliantgrün wechselten von grün zu farblos mit Plasma. Die Farbänderungen der anderen Farbstoffe werden in Tabelle 5 aufgeführt.
Tabelle 5: Wirkung von verschiedenen Halogeniden auf Farbänderungen von einigen Farbstoffen mit Wasserstoffperoxid-Plasma. Die Original-Farbe der Beschichtungen war gelb.
Mischungen von Halogeniden ergaben im Wesentlichen dieselben Farbänderungen. Bromide waren wirksamer als andere Halogenide bei der Einleitung der Farbänderung. Die Jodide zeigen Farbänderungen, wenn Polyvinylalkohol als Binder verwendet wird.
Beispiel 4: Effekt von Bromiden
Unter Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen allgemeinen Verfahrens wurden Beschichtungen hergestellt unter Verwendung von Phenolrot als Indikator in und verschiedenen organischen und anorganischen Bromiden, z. B. Ammoniumbromid, Bariumbromid, Calciumbromid, Eisen (III)-Bromid, Kaliumbromid, Zinkbromid, Diphenyliodiniumbromid, Tetrabutylammoniumbromid, Tetraethylammoniumbromid, Tetrahexylammoniumbromid, Dimethyldioctadecylammoniumbromid und Phenacylpyridiniumbromid und Mischungen von einigen Bromiden als Aktivatoren. Die Beschichtungen wurden Wasserstoffperoxiddampf und seinem Plasma ausgesetzt.
Alle Beschichtungen wechselten von gelb nach blau. Beschichtungen, die Dimethyldioctadecylammoniumbromid enthielten, wechselten langsam, während diejenigen von Ammoniumbromid, Kaliumbromid und Tetraethylammoniumbromid schneller wechselten.
Versuch 2: Wirkung des pH auf das Polymermedium
Der pH der EC001270-Beschichtung ist etwa 4–5, während derjenige von Polyvinylalkohol (PVOH) etwa 7 ist. Beschichtungen wurden hergestellt unter Verwendung von Kaliumjodid und TEAB als Aktivatoren und Brilliantgelb, m-Cresolpurpur, Cresolrot und Phenolrot als Indikatoren in EC001270 und Polyvinylalkohol als Bindern. Die Beschichtungen wurden Wasserstoffperoxiddampf ausgesetzt. Die Beschichtungen von KJ/PVOH wechselten die Farben in Sekunden. Die Ergebnisse zeigen, dass das Gerät zur Überwachung von Wasserstoffperoxid verwendet werden kann. Wie in Tabelle 6 gezeigt, können in Abhängigkeit von dem pH der Bindemittel verschiedene Farben erhalten werden.
Tabelle 6: Farben von einigen Farbstoffen mit verschiedenen Polymer und verschiedenen Aktivatoren.
Wirkung der Natur des Polymers: Die anderen Polymere waren viel langsamer, z. B. brauchten sie mehr als 10 Stunden im Vergleich zu weniger als 1 Stunde für EC.
Versuch 3: Wirkung von Sperrbeschichtung
Eine Beschichtung von EC001270, Phenolrot und TEAB-Bromid von Beispiel 1 wurde oben auf beschichtet mit EC001270 unter Verwendung von Stäben um die Draht Nr. 3, 5 und 10 gewickelt war. Nach dem Trocknen wurden die Beschichtungen Wasserstoffperoxiddampf ausgesetzt. Die für die Farbänderung benötigte Zeit ist in Tabelle 7 aufgezeigt.
Tabelle 7: Wirkung der Dicke einer Sperrschicht auf die für die Farbänderung benötigte Zeit
Versuch 4: Zweischichtengerät, beide Indikatoren enthaltend
Eine Beschichtung von EC001270, Phenolrot und TEAB wurde obenauf mit einer Beschichtung EC001270, Pararosanilinacetat und TEAB beschichtet. Diese doppelbeschichtete Vorrichtung sah rot aus. Die Vorrichtung wurde Wasserstoffperoxiddampf ausgesetzt. Pararosanilin der obersten Schicht wechselte von rot nach farblos. Phenolrot der Unterschicht wechselte dann von gelb nach blau. Die Farbänderungen der Vorrichtung über die Zeit hin sind in Tabelle 8 wiedergegeben.
Tabelle 8: Farbänderungen der Zweischichtenvorrichtungen, die Phenolrot in der Unterschicht und Pararosanilin in der Oberschicht besitzen.
Versuch 5: Zweischichtenvorrichtung, eine einen Indikator enthaltend
Die Zweischichtenvorrichtung wurde hergestellt, indem erst eine rot-pigmentierte Farbe schichtförmig aufgetragen wurde, gefolgt von einer Oberschicht aus EC001270, Malachitgrün-Oxalat und TEAB. Die erhaltene Vorrichtung sah sehr dunkel, nahezu schwarz aus. Die Vorrichtung wurde Wasserstoffperoxid ausgesetzt. Die Vorrichtung wechselte von schwarz nach rot in etwa 6 Stunden. Die Farbänderun beruht auf dem Verblassen der grünen Farbe von Malachitgrün-Oxalat, was die rote Farbe der Unterschicht sichtbar macht.
Versuch 6: Vorrichtungen mit beweglicher Grenze
Eine Vorrichtung mit beweglicher Grenze wurde durch Aufbringung einer keilförmigen Beschichtung mit einem keilförmigen Beschichtungsstab (0 an einem Ende und #10 an dem anderen Ende) von EC001270 auf die Beschichtung von EC001270, Phenolrot und TEAB hergestellt. Die so geschaffene Vorrichtung wurde Wasserstoffperoxiddampf ausgesetzt. Eine Grenze wurde geschaffen zwischen der originalgelben Farbe und der neuen blauen Farbe nach etwa 2 Stunden. Die Grenze wanderte von dem dünnen Ende nach dem dicken Ende. Die von der Grenze zurückgelegte Distanz ist in Tabelle 9 angegeben.
Tabelle 9: Zurückgelegte Distanz von der Vorrichtung mit ansteigender Grenze
Versuch 7: Nachweis von restlichem absorbiertem Wasserstoffperoxid
Ein Stück eines 100-Mikron-Polyesterfilms mit einer Beschichtung von EC001270 wurde zwei Stunden lang Wasserstoffperoxiddampf ausgesetzt. Der beschichtete Film wurde entfernt und 10 Minuten lang in Luft gehängt. Eine Beschichtung von Polyvinylalkohol, m-Cresolrot und KJ, die auf Polyesterfilm beschichtet war, wurde auf einem Wasserstoffperoxid ausgesetzten Film angebracht. Die gelbe Beschichtung wechselte in 15 Minuten nach hellblau.
Gemäß dem obigen Verfahren kann die Vorrichtung für den Nachweis von Ozon und andere oxidative Dämpfe verwendet werden.
Beispiel 5: Pilotbeschichtung
Zu 1200g EC001270 Extender wurde folgendes unter Rühren zugesetzt: 18g 28-%iges Ammoniumhydroxid, 100g Wasser, 200 ml Isopropanol, 36g Pararosanilinacetat, 18g Phenolrot und 64g TEAB. Die Formulierungen wurden schichtförmig auf Tyvek^R und Polyesterfilm unter Verwendung eines Pilotbeschichters von Rexam Medical Packaging, Mt. Holly, NJ aufgetragen. Elf andere Formulierungen mit unterschiedlichen Verhältnissen der Farbstoffe, TEAB und Vernetzungsmittel (ein Polyaziridin) wurden auch schichtförmig aufgetragen. Die Beschichtungen hatten rote Farbe (Burgunderrot).
Die Proben wurden behandelt mit einem halben, einem und zwei Zyklen der Plasmasterilisationszyklen von Wasserstoffperoxidplasma unter Verwendung von STERRAD^® Modell 100, einem Sterilisationssystem von Advanced Sterilization Products. Die mit einem halben Zyklus behandelten Proben waren gelb-grün, während die mit einem und zwei Zyklen behandelten blau waren.
Die beschichteten Proben wurden 100 % Ethylenoxid und Dampfsterilisationszyklus ausgesetzt. Wir fanden, dass kein oder ein vernachlässigbarer Effekt von (1) 100 % ETO über 16 Stunden und (2) normaler Dampfsterilisationsbehandlung (z. B. 20 Minuten bei 121 °C) war. Dampf macht die Farbe etwas heller und ETO macht sie leicht purpur/violett.
Die Proben wurden bei 60°C 5 Tage lang erhitzt und 5 Tage lang einer 100 %-igen Feuchtigkeit bei 60°C ausgesetzt und dann mit dem Plasma zusammen mit einer Kontrolle (unbehandelte Proben) zur Bestimmung der Haltbarkeit behandelt. Wir fanden, dass kein oder ein vernachlässigbarer Effekt von trockener Hitze bei 60°C für 5 Tage und (2) 100 % Feuchtigkeit bei 60°C für 5 Tage auftrat.
Mit einem halben, einem und zwei Zyklen des Plasmas behandelte Proben wurden 5 Tage lang bei 60°C erhitzt und 5 Tage lang 100 % Feuchtigkeit bei 60°C ausgesetzt, um Archivdauer und Farbstabilität zu bestimmen. Es war kein oder ein vernachlässigbarer Effekt für (1) 5 Tage trockene Hitze bei 60°C, (2) 5 Tage 100 % Feuchtigkeit bei 60°C bei dem blauen Endton.
Die Wirkung von Wasserstoffperoxiddampf hängt von der Einwirkzeit ab. Für etwa 4 Stunden war im Wesentlichen keine Farbänderung. Nach etwa 5 Stunden begannen die Proben gelb zu werden. Nach etwa 8 Stunden begannen sie grün zu werden und nach etwa 16 Stunden wurden sie blau.
Beispiel 6: Alternative Ausführungsform
Eine Deckschicht von EC001270, Phenolrot und TEAB wurde auf eine Schicht aus EC001270, Pararosanilinacetat und TEAB aufgetragen. Die doppelbeschichtete Vorrichtung sah rot aus. Die Vorrichtung wurde Wasserstoffperoxiddampf und seinem Plasma ausgesetzt. Zuerst wechselte Pararosanilin in der Deckschicht von rot nach farblos. Dann wechselte Phenolrot in der Unterschicht von gelb nach blau.
Versuch 8: Alternative Ausführungsform
Ein alternativer Aufbau dieses Typs von Vorrichtungen wurde hergestellt, indem man erst eine Schicht eines rot-pigmentierten Farbstoffs auftrug, gefolgt von einer Deckschicht von EC001270, Malachitgrün-Oxalat und TEAB. Die erhaltene Vorrichtung sah sehr dunkel aus, nahezu schwarz. Die Vorrichtung wechselte von schwarz nach rot, als sie Wasserstoffperoxid ausgesetzt wurde.
Um orange nach gelb und rot/burgunderrot nach gelb zu erhalten, wurde Methylrot mit Cresolrot und Säurefuchsin mit Cresolrot zusammen mit TEAB als Aktivator und EC001270 als Polymer gemischt. Eine rot nach blau-Farbe wurde durch Mischen von Pararosanilinacetat und Phenolrot erhalten, wie in Tabelle 5 gezeigt.
Beispiel 7: Alternative Ausführungsform
Eine Mischung von Pararosanilinacetat und Phenolrot in dem EC-Extender mit Tetraethylammoniumbromid als Aktivator ergibt die Farbänderungen burgunderrot nach grün nach blau, wenn sie mit Wasserstoffperoxidplasma behandelt wird.
Um organge nach gelb und rot/burgunderrot nach gelb zu erhalten, wurde Methylrot mit Cresolrot und Säurefuchsin mit Cresolrot zusammen mit TEAB als Aktivator und EC001270 als Polymer gemischt.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung von Plasma, enthaltend: wenigstens eine Polymerschicht, die dem Plasma ausgesetzt werden kann, in die eingearbeitet ist a) ein Indikator, der wenigstens eine Farbänderung durchmachen kann, b) ein Aktivator für den Indikator, wobei der Aktivator, wenn er mit dem Plasma in Kontakt gebracht ist, einer Reaktion unterliegt, worin das Reaktionsprodukt verursacht, dass der Indikator die Farbänderung durchmacht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der genannte Indikator wenigstens ein Glied aus der Gruppe: Pigmente, Farbstoffe, Vorläufer für die Farbstoffe und Gemische aus beliebigen Mitgliedern der vorgenannten Gruppe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei der Indikator ein pH-empfindlicher Farbstoff ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Polymer in einem organischen Lösungsmittel löslich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Polymer in Wasser löslich oder dispergierbar ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend das Auflösen oder dispergieren seiner Komponenten in einem Lösungsmittel hierfür, das Aufbringen der so gebildeten Lösung oder Dispersion auf ein Substrat und das Abdampfenlassen des Lösungsmittels.
Verfahren zur Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Überwachung der Sterilisation von Materialien, umfassend die Schritte: a) Anbringen der Vorrichtung an die Materialien oder Behälter, die dieselben enthalten, b) Durchführen des Sterilisationsverfahrens einschließlich der Schritte des Einführens des Plasma in ein Gefäß, das die Materialien enthält, oder Behälter hierfür und c) Beobachtung des Vorliegens einer Farbänderung der Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Plasma aus einem Mitglied der aus Wasserstoffperoxyd, Perchlorsäure und Sauerstoff bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren zur Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Überwachung eines oxidierenden Plasmas, enthaltend die Schritte: a) Man setzt die Vorrichtung einem oxidierenden Plasma aus, b) Man beobachtet das Vorliegen einer Farbänderung in der Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Plasma dasjenige ist, das von Wasserstoffperoxyd abstammt.