电子监测生物指示器的基于非酶的方法技术

一种灭菌指示器系统和使用所述系统测定灭菌处理的效力的方法。所述系统可以包括瓶，所述瓶具有任选的第一隔室和第二隔室，所述第二隔室包含生长培养基，所述生长培养基包含能够被所述一种或多种微生物的萌发芽孢转化为单糖的二糖、寡糖或多糖中的一种或多种，所述瓶在使用前不含单糖；条带，所述条带包括两个或更多个电极以氧化单糖并携带得到的电信号；以及检测和测量因氧化而产生的电信号的装置。适宜的生物指示器的芽孢可以被设置在第一隔室中和/或条带上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子监测生物指示器的基于非酶的方法
本专利技术涉及测试灭菌处理的效力的生物指示器，更具体而言，涉及监测此类生物指示器的基于非酶的方法，在所述方法中，可以电子方式实施此类监测。
技术介绍
生物指示器(BI)是最重要的指示器种类之一。生物指示器最高程度地确保了处理器内或所处理的载荷(load)自身满足灭菌条件。这种类型的生物指示器意在通过在指示器内或在指示器上提供极大量的对所述特定处理具有高度抗性的生物体来代表处理系统的最坏情形。通常细菌芽孢是选择用于监测灭菌系统的生物体。生物指示器通常由接种到载体材料上的微生物组成。所述微生物通常是细菌芽孢，已知所述细菌芽孢对待在其中使用它们的特定灭菌介质极具抗性。将载体连同医疗器械载荷一起置于灭菌循环中。在该循环完成后，孵育生物指示器，并监测其生长情况最多至7天。生物指示器的生长指示灭菌处理不足以达到完全灭菌，而且该医疗器械载荷在使用前需要被再处理。生物指示器无生长证实了灭菌器内的条件足以至少杀死载荷到指示器上的细菌芽孢数目(例如，106个细菌芽孢)，因此，在一定程度上确保了医疗器械载荷是无菌的。可惜的是，许多医疗器械在使用者获知全孵育的结果之前实际上已被使用。因此，在医院环境下需要在最短的可能时间内检测活的生物指示器芽孢。历史上，对活生物指示器的检测依赖于可视的检测手段。通过生长培养基中的浊度来证明可看到/检测到活生物体的生长和增殖。这种浊度可耗费数天以变为可注意到的。另一种可视的且更为常见的检测手段是采用比色pH指示剂。当活生物体开始代谢并且耗尽在生长培养基中提供的营养来源诸如糖类时，它们排泄出酸性排泄物。随着这些酸性排泄物在生长培养基中累积，系统的pH降低，如果存在pH指示剂，则导致生长培养基的颜色变化。通过这一手段实施的检测通常耗费18-48小时。最近以来，通过向生长培养基添加荧光性酶底物，使用荧光来检测所关注的生物体产生的酶的活性。这种更新的方法将孵育时间从数天缩短至数小时。但是，缩短孵育时间超出荧光方法所见的范围的主要局限性是对于包括塑料容器和生长培养基在内的众多生物指示剂组件自然产生的内在背景荧光。真实的、可检测的信号必须高到足以与这种内在的天然背景荧光区分开。因此，为增加系统的灵敏度，需要减少背景荧光(噪音)或者转为使用具有更高灵敏度(信号)的不同技术。因此，在现有技术中，生物指示器依赖于比色或者荧光手段来测定活力。检测受到产生的信号(不论是比色法还是荧光法产生的)需要高于基本背景水平的限制。这导致对活生物体的检测时间为数小时到数天，以便使信号累积到足以高于背景水平的可检测水平。对于医院和患者而言，使生物指示器中活生物体的检测时间为数分钟或者更短时间是有益的。
技术实现思路
允许控制信噪比的这样一种方法是电检测。监测系统电性质的变化是一种监测该系统内其它变化的灵敏手段。然后，可通过适当的电子电路调控所得的电输出，以提供与产生它们的试剂成正比的放大的且滤过的信号。本专利技术提供对生物指示器中活微生物的快速检测，使用基于非酶的电子检测方法来检测因复杂糖的酶分解而得到的简单糖诸如葡萄糖的累积。本专利技术的基于非酶的系统包括在活芽孢中存在的至少一种天然存在的糖苷酶以及被调整适于氧化由活芽孢中的糖苷酶产生的简单糖(诸如葡萄糖)的电极的组合。对灭菌后芽孢提供的孵育或生长培养基不含简单糖，而具有复杂糖，诸如二糖或多糖。糖苷酶与添加到生长培养基中的复杂糖反应，并将其分解为简单糖，包括例如至少一个葡萄糖。然后，将简单糖产物暴露于条带(strip)上的电极，所述电极被调整适于选择性地氧化葡萄糖，产生电子转移，作为其氧化简单糖的一部分。电子转移的量与活芽孢所产生的简单糖的量成比例。可以电子方式监测和测量氧化过程中自由电子的转移。如果电子监测检测到电子转移，这意味着至少一些芽孢是活的，并在灭菌处理中存活，因此，表明灭菌不是有效的。电极可以是在标准的、现有技术水平下的血糖监测装置中使用的那些电极，事实上，已知的现有技术水平下的血糖监测装置能够容易地被调整适用于测定合并培养基中任何葡萄糖或简单糖的存在。因此，本专利技术允许通过一种极具特异性的、极为灵敏的方法测定灭菌处理的效力，所述方法能简单地实施，并以电子方式进行测量。在一个实施方式中，所述系统和方法使用设计用于监测糖尿病患者的血糖水平的标准的、现有技术水平下的装置。因此，在一个实施方式中，本专利技术涉及一种灭菌指示器系统，包括：一种或多种微生物的芽孢；瓶(vial)，其包含任选的第一个隔室和第二隔室，所述第二隔室含有生长培养基，所述生长培养基包含能够被所述一种或多种微生物的萌发芽孢转化为单糖的二糖或多糖中的一种或多种，所述瓶被调整适于在所述瓶暴露于灭菌剂后合并第二隔室的内容物和芽孢用于分析；条带(strip)，其包含两个或更多个电极，所述电极被调整适于氧化单糖并携带因单糖氧化而产生的电信号，其中，所述两个或更多个电极被调整适于在孵育期间和/或孵育后提供与合并的第二隔室的内容物和芽孢的接触；以及装置，所述装置连接或可连接至所述两个或更多个电极并被调整适于检测和测量单糖被所述两个或更多个电极氧化时因电子转移而产生的电信号，其中所述系统在暴露于灭菌剂之前不含单糖。在一个实施方式中，第一隔室是不存在的，芽孢被设置在条带上，并且条带最初与第二隔室是分开的。在一个实施方式中，第一隔室是存在的，芽孢被设置在条带上，并且条带最初与第一隔室和第二隔室均是分开的。在一个实施方式中，第一隔室是存在的，芽孢被设置在第一隔室中，并且条带最初与第一隔室和第二隔室均是分开的。在一个实施方式中，第一隔室是存在的，芽孢被设置在第一隔室中，并且条带最初位于第一隔室中。在一个实施方式中，第一隔室是存在的，芽孢被设置在条带上，并且条带最初位于第一隔室中。在一个实施方式中，第一隔室是存在的，芽孢被设置在第一隔室中，并且条带最初位于第二隔室中。在一个实施方式中，所述单糖是葡萄糖。在一个实施方式中，一种或多种微生物包括嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus)和萎缩芽孢杆菌(Bacillusatrophaeus)中的一种或两种。在一个实施方式中，所述装置是葡萄糖读数器。在一个实施方式中，所述两个或更多个电极通过无线连接可连接至葡萄糖读数器。在一个实施方式中，所述二糖是麦芽糖，所述麦芽糖被萌发芽孢产生的或萌发芽孢中存在的葡糖苷酶转化成葡萄糖。在一个实施方式中，所述至少两个电极包含石墨、石墨烯、碳、碳纳米管、金、铂、钯、银、镍或铜，或者其任意两种或更多种的组合或合金。因此，本专利技术提供了一种优雅且简单的解决快速测定灭菌处理的效力的问题的方案，并且提供了适于此类用途的装置。附图说明本专利技术可与多种灭菌装置一起使用。附随的附图旨在提供适宜的灭菌装置的示例性的、非限制性的描述，并展示所公开的方法，用于更好地理解本专利技术的目的，而不是意图以任何方式对此进行限制。在随附的附图中，相同的部件和特征可以具有相同的参考标号。图1是适合供本专利技术的实施方式使用的灭菌指示器的第一实施方式在激活前配置下的剖面示意图。图2是图1的灭菌指示器在已激活配置下的剖面示意图。图3是类似于图1的适合供本专利技术的实施方式使用的灭菌指示器的第二种实施方式在激活前配置下的剖面示意图。图4是适合供本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灭菌指示器系统，包括：一种或多种微生物的芽孢；瓶，其包括任选的第一隔室和第二隔室，所述第二隔室含有生长培养基，所述生长培养基包含能够被所述一种或多种微生物的萌发芽孢转化为单糖的二糖、寡糖或多糖中的一种或多种，所述瓶被调整适于在所述瓶已暴露于灭菌剂后合并所述第二隔室的内容物和所述芽孢以用于分析；条带，其包括两个或更多个电极的，所述电极被调整适于氧化单糖并携带因所述单糖的氧化而产生的电信号，其中所述两个或更多个电极被调整适于在孵育期间和/或孵育后提供与合并的第二隔室的内容物和芽孢的接触；以及装置，所述装置连接或可连接至所述两个或更多个电极并被调整适于检测和测量所述单糖被所述两个或更多个电极氧化时因电子转移而产生的电信号，其中所述系统在暴露于所述灭菌剂之前不含单糖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 13/836,7871.一种灭菌指示器系统，包括：一种或多种微生物的芽孢；瓶，其包括任选的第一隔室和第二隔室，所述第二隔室含有生长培养基，所述生长培养基包含能够被所述一种或多种微生物的萌发芽孢转化为单糖的寡糖或多糖中的一种或多种，所述瓶被调整适于在所述瓶已暴露于灭菌剂后合并所述第二隔室的内容物和所述芽孢以用于分析；条带，其包括两个或更多个电极，所述电极被调整适于氧化单糖并携带因所述单糖的氧化而产生的电信号，其中所述两个或更多个电极被调整适于在孵育期间和/或孵育后提供与合并的第二隔室的内容物和芽孢的接触；以及装置，所述装置连接或可连接至所述两个或更多个电极并被调整适于检测和测量所述单糖被所述两个或更多个电极氧化时因电子转移而产生的电信号，其中所述系统在暴露于所述灭菌剂之前不含单糖。2.根据权利要求1所述的灭菌指示器系统，其中，所述第一隔室是不存在的，所述芽孢被设置在所述条带上，并且所述条带最初与所述第二隔室是分开的。3.根据权利要求1所述的灭菌指示器系统，其中，所述第一隔室是存在的，所述芽孢被设置在所述条带上，并且所述条带最初与所述第一隔室和所述第二隔室均是分开的。4.根据权利要求1所述的灭菌指示器系统，其中，所述第一隔室是存在的，所述芽孢被设置在所述第一隔室中，并且所述条带最初与所述第一隔室和所述第二隔室均是分开的。5.根据权利要求1所述的灭菌指示器系统，其中，所述第一隔室是存在的，所述芽孢被设置在所述第一隔室中，并且所述条带最初位于所述第一隔室中。6.根据权利要求1所述的灭菌指示器系统，其中，所述第一隔室是存在的，所述芽孢被设置在所述条带上，并且所述条带...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·P·弗兰契什科维奇，特里西娅·A·克雷格，
申请(专利权)人：美国消毒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US