TW200520799A - Method for cleaning and sterilizing medical devices using dense phase fluid - Google Patents

Description

200520799 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種對醫療器材殺菌清洗之方法，特別 是一種使用稠相流體對醫療器材殺菌清洗之方法。 【先前技術】 目前常用於醫療器材之殺菌法有過熱蒸氣、環氧乙燒 (Ethylene Oxide)、UV輻射、r輻射及過氧化氫電漿（H2〇2 plasma)等，其缺點分別如下[Α·Κ· Dillow，et al，“Bacterial inactivation by using near- and supercritical carbon dioxide’’，Proc. Natl· Acad· Sci. USA，96, 10344· 10348, 1999]:環氧乙烷之殘留氣體會 導致溶血（hemolysis)以及其他有毒的化學反應，對人體健 康有害。T輻射會對高分子材料造成損害，如：改變剪力、 張力強度、彈性值及透明度，不適於具輻射遮蔽性或對輻 射敏感材質。過熱蒸氣則因使用高溫（>120°C)殺菌，只適 用於耐高溫之金屬、玻璃等材料，不適用於生物材料，尤 其對熱或水溶（hydrolytical)不安定的材料。UV輕射及過 氧化氫電漿會因材料結構之孔洞造成遮蔽性而減低效 果，不適用於有微細縫或細導管等物件。 美國第5,2 13，619號專利首先揭露以高能稠相流體（high energy dense phase)來同時完成殺菌與清洗之製程，用於 清洗之高能稠相流體包括液態（liquid phase )及超臨界態 (supercritical phase)。超臨界態流體具有極佳的溶劑特 性，對有機污染物的去除效果佳。在高壓液態壓縮氣體下 施以高能聲波輻射與非均勻靜電場，加強使生物污染物脫 200520799 離酱療备材表面，同時加入化學劑以使生物污染物失活。 美國第5,996,155號專利揭露在液態C〇2中施以UV輻 射及機械式攪拌來同時完成殺菌與清洗之製程。另外在液 怨C〇2中加入殺菌劑，用以彌補UV輻射照射不到之表面 殺菌。 以上專利之技術重點為在液態稠相流體中施以高能聲 波無射、非均勻靜電場或機械式攪拌等來強化清洗效果， 使生物3染物脫離醫療器材表面，而主要的殺菌機制則為 使用化學殺菌劑與UV輻射。 美國第6,264,753號專利揭露使用液態c〇2在〇°C以下 低恤作清洗，此時含有水分之微有機體被冷凍成固體狀， 再以问能量之攪拌如超音波、氣泡或聲壓波等移除表面。 上述方法雖可適用於對熱敏感材料之殺菌，但仍有以下 ”、、占（1)對於内視鏡、導管及血液透析管等細長且彎曲 之醫療咨材，無論高能聲波輻射、非均勻靜電場或UV輕 射均很難對其内表面有殺菌或清洗效果。（2)對於殘留在 醫療為材表面之人體或動物的血液、體液及分泌物等，不 易落解在稠相流體中，在未加適當界面活性劑下清洗效果 差（3)經由各項實驗數據發現，液態稠相流體只能達到 肖母效果（失活率70%以上），無法達到99· 999%之殺菌標 準。 ' 美國第6,149,8 64號專利及中華民國公告第48丨563號專 利揭露根據快速減壓法之殺菌製程，其原理為在增壓過 程，微生物細胞逐漸被氣體（通常用C02)滲透並充滿，當 200520799 達到乾和後瞬間、&壓，氣體快速膨脹使細胞破裂有如爆炸 的氣球。該等方法雖可適用於對熱敏感材料及内視鏡、導 管及血液透析管等醫療器材之殺菌，但仍有以下缺點：（1) 對於含有塑膠、橡膠等材料之醫療諸，易被超臨界流體 破壞物性而降低使用壽命。（2)對於有微細縫或細導管等 物件，快速減壓容易對脆弱結構件或軟質材料造成張力或 剪力破壞。（3)快速減壓對閥件與後端連接元件的壓力衝 擊大，影響使用壽命，故障率高維修費用亦高。 最早發現超臨界C〇2具有殺菌效果的是M· Kamihira 等[Μ· Kamihira，et al，“Sterilization of microorganisms with s carbon dioxide，，，Agric· _· Chem·，51 (2)，4〇7_412, ！卿 現其主要殺菌機制為：（1)超臨界流體之強滲透力使c〇2 穿過細胞壁而與細胞内的水分反應形成碳酸，降低pH值 而造成某些與新陳代謝有關之酵素失活。（2)超臨界流體 之溶劑般特性使細胞内物質（如磷脂質）被萃取出來。利用 起I界/JfL體（主要為C〇2)用於液態食品、藥物或醫療器材 之殺菌方法如美國第 5,520,943、5,667,835、5,704,276、 5’723,012、5,877,005、6，149,864 及 6,471，914 號專利等。 在所有微生物中，孢子是最頑強的，因此一般均以對孢 子的失活率作為殺菌指標。許多研究實驗結果顯示，超臨 界流體可對一般病毒、細菌有99·999%以上的殺菌率，但 對孢子的效果較差，尤其對乾燥的孢子幾乎完全無效果。 了把的解決方案為：（1)先誘使孢子萌芽後再瞬間改變環 境條件（如壓力），致使其内部生物系統失去平衡無法回復 200520799 其潛伏的狀態[S. Spilimbergo，et al，“Microbial inactivation by high-pressure”，J· of Supercritical Fluids，22, 55-63, 2002]。（2)提高溫度 至6 0 °C以上，溫度愈高愈易殺死孢子，與壓力高低無關。 (3)加入可分解或對人體無害而且可被超臨界流體攜帶之 殺菌劑。然而這些方法所花費之時間仍然太高。 因此，有必要提供一創新且富有進步性的醫療器材殺菌 清洗之方法，以解決上述問題。 【發明内容】 本發明之主要目的係利用稠相流體對醫療器材作殺菌 清洗，同時完成殺死並移除附著於該醫療器材上之微有機 體之功效，且不會對該醫療器材造成破壞或改變物性，不 影響使用壽命。 本發明之另一目的係利用以二氧化碳為主之稠相流體 對醫療器材作殺菌清洗，因為二氧化碳有極高的生物相容 性，無任何對人體有害物質之殘留。 本發明之又一目的係提供一種安全的滅菌方法，確保操 作人員不受感染。 本發明之又一目的係提供一種對基材作清洗與殺菌之 方法，係用以殺死且移除附著於該基材上之污染物（例如 微有機體），包括： (a) 將該基材放進一處理槽中； (b) 將一稠相流體導入該處理槽中，同時對該稠相流體 施以攪拌一設定時間，其中該稠相流體之壓力係高於其臨 界壓力，且該稠相流體之溫度係等於或低於40°C ;及 200520799 (C)將該稠相流體快速降壓且排放離開該處理槽； (d)重複步驟（b)、（c) 一次以上。 其中步驟0)之刚更包括一清洗前處理之步驟，其係將 該基材浸泡於一水溶液，以提高該微有機體之含水率至 70%以上，其中該水溶液之溫度係介於2〇t至。 其中步驟（b)之中更包括一添加殺菌劑步驟，其係添加 可溶於該稠相流體之殺菌劑以加強殺菌效果。 其中步驟（d)之後更包括一抽真空步驟，其係於降壓至 接近一大氣壓時，抽出殘留於該處理槽内之氣體，使該處 理槽内形成負壓，避免槽蓋開啟時微有機體之逸散感染操 作人員。 【實施方式】 本發明所欲清洗與消毒之基材係以醫療器材為主，例如 外科、牙科、檢驗、治療用器具、人工器官等拋棄式或可 重複使用之醫療器材。然而可以理解的是，本發明並不限 於醫療器材。附著於該醫療器材之主要的污染物係為微有 機體’包括如細菌、病毒等微生物。該醫療器材依材料特 性可分為：（1)由不易被超臨界流體破壞物性之材料，々 金屬、陶资、玻璃、結晶型高分子、天然纖維等所構成者 (2)含有易被超臨界流體破壞物性之材料者，如 二 外、、、口日曰型 鬲分子、橡膠等。 參考圖1，顯示本發明較佳實施例之方塊示意圖。本發 明較佳實施例之洗淨系統10大致包括：一儲存槽η、二 處理槽12、一分離槽13及一收集槽14。 200520799 該儲存槽11係用以儲存一液態稠相流體，該稠相流體 係以二氧化碳（co2)為主，亦可以為一氧化二氮（n2〇） 或其二者之混合物。在本實施例中係使用co2稠相流體。 該C〇2稠相流體經由一泵浦（pump ) 15加壓且經由一加 熱器（heater) 16加熱後進入該處理槽12。 該處理槽12係用以容置欲殺菌之基材（如醫療器材）， 且利用該C02稠相流體殺死附著於該基材之生物污染 物，並使該生物污染物脫離該基材表面，因而使該C02 稠相流體内含有失活之生物污染物。該含有失活生物污染 物之C〇2稠相流體經由一膨脹閥（expansion valve ) 17排 放至該分離槽13。該處理槽12更包括一攪拌器121、一 驅動裝置122。經由該驅動裝置122之驅動可使該攪拌器 121攪拌該處理槽12中之稠相流體。此外，該處理槽12 更連接一真空泵浦（vacuum pump ) 123，其可以對該處理 槽12抽真空。抽真空時，管路内之氣體會經過一過濾器 124過濾該氣體中之失活生物污染物，且再經一加熱器 125加熱殺菌後以確保過濾後之氣體無任何可活化之微有 機體。 該分離槽13係用以接受該處理槽12所排放之含有失活 生物污染物之C02稠相流體，且將該含有失活生物污染物 之C02稠相流體分離出氣態C02,該氣態C02透過一過濾 器1 8過濾該氣態C02中之失活生物污染物，且再經一加 熱器1 9加熱殺菌後以確保過濾後之氣態C02無任何可活 化之微有機體，再經一冷凝器（condenser) 20降溫後回 -11 - 200520799 流至該儲存槽11。 汶收集槽1 4係用以接受該分 物，包括妻、、壬44 1·3所排放<濃縮污染 參考圖2\ ^物以及其他有機或無機議等。 參考圖2,❹本發明第—㈣例之流㈣ 所適用之基材（如醫療器 广例 體破壞物性者，如全屬、Μ /係4不易被超臨界流 一 至屬陶竞、破璃、結晶型高分子、天 然纖維等，其方法如下所述。 、首先，步驟2i是清洗前處理之步驟，因為可重複使用 《醫療咨材在使用後其表面會殘留有人體或動物的血 液、體液、分泌物等蛋白質污染物，通常在殺菌前需先經 過清洗前處理。以可分解蛋白質之酵素或生物、化學製劑 水洛液浸泡後清洗，該種水溶液例如3m公司生產之 Rapid-Mult卜Enzyme Cleaner 或 J〇hns〇n & J〇hns〇n 公司生 產之ENZOL。利用此浸泡過程保持溫度在⑼艺至4〇它一 段時間（約為10分鐘至6〇分鐘，視水溶液種類及污染物 多寡而定），除了可將蛋白質污染物分解外，並可使殘留 之細菌提高含水率至70%以上，以及使潛伏的孢子活化， 有利於提高後續殺菌清洗作業之殺菌效果。浸泡後的醫療 洛材再以蒸餾水清洗後，進入下列處理步驟。 接著步驟22，將該浸泡、清洗後之醫療器材放進該處 理槽12中。 之後步驟23，由該儲存槽11導入一第一稠相流體至該 該處理槽12中，使該醫療器材與該第一稠相流體接觸， 同時利用該攪拌器121對該第一稠相流體施以攪拌一第 -12- 200520799 成疋時間。在本實施例中該第一稠相流體係為co2稠相 流體’其經由該泵浦B加壓至高於其臨界壓力（critical pressure) ( 73.8bar)，較佳為高於1〇〇bar。且該第一稠相 泥體經由孩加熱器16加熱至高於或等於6(rc，如此，對 於孢子的失活有顯著的效果。該第一設定時間係介於〇·5 小時至2小時。 接著步驟24 ’將該第一稠相流體快速降壓且排放離開 該處理槽12至該分離槽1 3，該降壓速率係由該膨脹閥17 所控制’該降壓速率視系統之流量而定，較佳為15至45 baiVmiii，更佳為 20 至 4〇 bar/min。 之後步驟25，再由該儲存槽丨丨將一第二稠相流體導入 該處理槽12中。在本實施例中該第二稠相流體與該第一 顏1相流體相同皆為C02稠相流體，其經由該泵浦15加壓 至高於其臨界壓力（73.8ba〇，較佳為高於lOObar。且該 第二稠相流體之溫度係低於其臨界溫度（critical temperature) ( 31.1°C )。此步驟中，該第二稠相流體係作 為洗清（rinse )之用，使被殺死的微有機體及其他污染物 脫離該醫療器材表面。 此時，利用該攪拌器121對該第二稠相流體施以攪拌， 以加速污染物脫離該醫療器材表面。同時保持連續流動一 第二設定時間可不斷地帶走污染物，該第二設定時間較佳 係介於5分鐘至15分鐘。 接著步驟26，將該第二稠相流體快速降壓且排放離開 該處理槽12至該分離槽13，並使該處理槽12内之壓力 200520799 接近一大氣壓。該降壓速率係由該膨脹閥丨7所控制，唁 降壓速率視系統之流量而定，較佳為丨5至M ， 更佳為20至40 bar/min。 之後步驟27,啟動該真空泵浦123將殘留處理槽12内 之氣體抽出，待槽内壓力降到一大氣壓以下形成負壓時， 才打開處理槽12之槽蓋取出醫療器材，避免開蓋時氣體 攜帶殘留的細菌或病毒向外逸散造成操作人員感染。 參考圖3，顯示本發明第二實施例之流程圖。本實施例 所適用之基材（如醫療器材）之材料係含有易被超臨界流 體破壞物性者，如非結晶型高分子或橡膠等，其方法如下 所述。 首先步驟3 1是清洗前處理之步驟，此步驟與第一實施 例之清洗前處理步驟相同。 接著步驟32,將該浸泡清洗後之醫療器材放進該處理 槽12中。 之後步驟33，由該儲存槽丨丨導入c〇2稠相流體至該處 理槽12中，使泫醫療器材與該cq2稠相流體接觸，同時 利用孩攪拌器121對該c〇2稠相流體施以攪拌一設定時 間。其中孩C〇2稠相流體之壓力係高於其臨界壓力，較佳 為南於75 bar。且該稠相流體之溫度係等於或低於4〇〇c。 孩設足時間係介於3分鐘至15分鐘。在接近臨界點附近 义稠相流體有較低密度，其對非結晶型高分子或橡膠之破 壞力較低’適當控制接觸時間與減壓速度可避免材料之破 壞。在此步驟’同時加入可溶於該c〇2稠相流體之殺菌劑 -14- 200520799 如過氧化氫（H2〇2 )、臭氧（〇3 )、乙醇、醋酸及其混合物 以加強殺菌效果。 接著步驟34，將該C02稠相流體降壓且排放離開該處 理槽12至該分離槽13。該降壓速率係由該膨脹閥17所 控制，較佳為1至lObar/min，更佳為2至5bar/min〇 重複步驟33及34 —次以上，較佳者為三至五次。 足後步驟35，降壓至接近一大氣壓時，啟動該真空泵 浦123將殘留處理槽12内之氣體抽出，待槽内壓力降到 一大氣壓以下形成負壓時，才打開處理槽丨2之槽蓋取出 醫療器材。 上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制 本發明。因此w此技術之人士對上述實施例進行修改及 變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之 申请專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1顯示本發明較佳實施例之方塊示意圖； 圖2顯示本發明第一實施例之流程圖；及 圖3顯示本發明第二實施例之流程圖。 【圖式元件符號說明】 10本發明較佳實施例之洗淨系統 11儲存槽 12處理槽 1 2 1攪拌器 122驅動裝置 -15- 200520799 123真空泵浦 124過濾器 125加熱器 13分離槽 14收集槽 15泵浦 16加熱器 17膨脹閥 18過濾器 19加熱器 20冷凝器

Claims (1)

1. 200520799 拾、申請專利範圍： L 一種對附著污染物之基材作清洗與殺菌之方法，包括： 0)將該基材放進一處理槽中； ⑻將-稠相流體導人該處理槽中，同時對該稠相流體 施以攪拌一設定時間，其中該稠相流體之壓力係高 於其臨界壓力，且該稠相流體之溫度係等於或低於 40°C ;及 (0將該稠相流體降壓且排放離開該處理槽。 2·如申請專利範圍第i項之方法，其中該污染物係為微 有機體。 •如申咕專利範圍第1項之方法，其中該基材係為醫療 為材，且其構成材料係包括一種選自由非結晶型高分 子及橡膠所組成之群。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（a)之前更包 括一清洗前處理之步驟，其係將該基材浸泡於一水溶 液’以提高該污染物之含水率至7〇%以上，其中該水 溶液之溫度係介於20°C至40°C。 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中該稠相流體係一 種選自由二氧化碳（c〇2 )、一氧化二氮（N2〇 )及其混 合物所組成之群。 6·如申請專利範圍第丨項之方法，其中步驟（b)中之該設 定時間係介於3分鐘至15分鐘。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（b)中更包括 加入可溶於該稠相流體之殺菌劑以加強殺菌效果。 200520799 8. 如申請專利範圍帛7項之方法，其中該殺菌劑係一種 選自由過氧化氫（H202 )、臭氧（〇3)、乙醇、醋酸及 其混合物所組成之群中。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（c)中之降壓 速率係為1至10 bar/min。 10·如申請專利範圍第1項之方法，更包括： (d)重複步驟（b)及步驟（c)一次以上。 11·如申請專利範圍第1項之方法，更包括： (d)抽出殘留於該處理槽内之氣體，使該處理槽内之壓 力降到一大氣壓以下。 12.如申請專利範圍第丨項之方法，其中步驟（…中該稠相 流體之壓力係高於75 bar。 13· 一種對附著污染物之基材作清洗與殺菌之方法，包括： (a) 將該基材放進一處理槽中； (b) 使該基材與一第一稠相流體接觸一第一設定時間， 其中該第一輞相流體之壓力係高於其臨界壓力，且 該第一稠相流體之溫度係高於或等於6〇。〇; (c) 將該第一稠相流體快速降壓且排放離開該處理槽， 再將一第二稠相流體導入該處理槽中，同時對該第 二稠相流體施以攪拌一第二設定時間，其中該第二 稠相流體之溫度係低於其臨界溫度；及 (d) 將該第二稠相流體快速降壓且排放離開該處理槽， 並使該處理槽内之壓力降到接近一大氣壓。 14·如申請專利範圍第13項之方法，其中該污染物係為微 200520799 有機體。 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 该基材係為醫療 、陶瓷、玻璃、 如申請專利範圍第13項之方法， 括一清洗前處理之步驟，其係將 液，以提高該污染物之含水率至 如"專利範圍第】3項之方法，其令 器材’且其構成材料係一種選自由金屬 結晶型高分子及天然纖維所組成之群。 其令步騾（a)之前更包 該基材浸泡於一水溶 70%以上，其中該水 溶液之溫度係介於20°C至40°C。 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一稠相流體 係-種選自由二氧化碳（c〇2)、一氧化二氮（N2〇)及 其混合物所組成之群。 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第二稠相流體 係一種選自由二氧化碳（c〇2)、一氧化二氮（N20)及 其混合物所組成之群。 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一設定時間 係介於0.5小時至2小時。 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第二設定時間 係介於5分鐘至15分鐘。 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第二稠相流體 之壓力係高於其臨界壓力。 如申凊專利範圍第1 3項之方法，更包括： (e)抽出殘留於該處理槽内之氣體，使該處理槽内之壓 力降到一大氣壓以下。 如申請專利範圍第13項之方法，其中步驟（b)中該第一 200520799 稠相流體之壓力係高於100 bar。 24. 如申請專利範圍第13項之方法，其中步驟（c)中該第二 稠相流體之壓力係高於100 bar。 25. 如申請專利範圍第13項之方法，其中步驟（c)中之降壓 速率係為1 5至45 bar/min。 26. 如申請專利範圍第13項之方法，其中步驟（d)中之降壓 速率係為1 5至45 bar/min。