Brevet FR2910328A1 — publié le 20080627

La présente invention concerne un indicateur de stérilisation, utilisable en particulier pour la stérilisation d'instruments médicaux ou chirurgicaux, notamment à usage dentaire, à l'aide d'un plasma obtenu à partir d'un gaz à base d'azote et/ou d'oxygène. La stérilisation consiste à détruire, dans une proportion donnée, un nombre significatif de microorganismes, virus ou protéines pathogènes présents à la surface, interne ou externe, des objets à traiter. On remarquera que l'adjectif stérile est un terme absolu, mais l'assurance qu'un objet est stérile, c'est-à-dire exempt de microorganismes, est une fonction de probabilité. Le niveau d'assurance de stérilité SAL (Sterility Assurance Level en langue anglaise) d'un produit est défini comme la probabilité qu'une unité donnée quelconque est non stérile après l'exposition à un procédé de stérilisation validé. Ainsi, pour qu'un produit soit considéré comme stérile au regard de la norme européenne EN556, il doit posséder un niveau d'assurance de stérilité de 10-6, c'est-à-dire que la probabilité théorique d'isoler un microorganisme doit être inférieure à 1 pour 106. On connaît différents procédés de stérilisation, parmi lesquels des procédés chimiques et physiques. Parmi les procédés chimiques de stérilisation, on peut citer les procédés faisant appel à des gaz tels que l'oxyde d'éthylène, le formaldéhyde ou le peroxyde d'hydrogène. Ces procédés présentent toutefois l'inconvénient de requérir une période importante de désorption incompatible avec une disponibilité rapide des 2910328 - 2 instruments à traiter. En outre, ces gaz sont toxiques et irritent la peau et les muqueuses. Les procédés physiques comprennent notamment la stérilisation en phase vapeur, dans un autoclave sous 5 l'action de la température et de la vapeur ; la stérilisation à chaud par voie sèche ; la radiation par faisceaux d'ions ou rayons gamma, utilisée sur des objets qui ne peuvent être stérilisée sous l'action de la chaleur ou par voie chimique ; ou encore la filtration, à 10 l'aide de filtres aptes à séparer les micro-organismes. Ces procédés impliquent généralement des températures élevées, souvent supérieures à 100 C. Du fait de l'utilisation croissante de matériaux thermosensibles, comme les matériaux à base de polymères, 15 dans les objets médicaux, il est apparu souhaitable de développer des procédés de stérilisation à basse température, et notamment à des températures inférieures à 70 C. On a ainsi développé des procédés de stérilisation à 20 l'aide d'un plasma, et notamment un plasma de post-décharge, fonctionnant à des températures permettant de ne pas détériorer les matériaux thermosensibles. On connaît par exemple de la demande WO 00/72889 un procédé de stérilisation mettant en oeuvre un plasma à 25 base d'oxygène et d'azote. La demande FR 2 856 600 décrit quant à elle un procédé de stérilisation à l'aide d'un plasma de post-décharge émanant d'un plasma constitué exclusivement d'azote, tandis que la demande FR 2 879 933 utilise un plasma de post-décharge émanant d'un plasma 30 constitué d'hydrogène et d'azote. De nombreux procédés de 2910328 - 3 stérilisation utilisent ainsi un gaz à base d'azote ou d'oxygène pour la création du plasma. Pour la validation des stérilisateurs, on utilise des indicateurs de stérilisation, qui permettent de 5 contrôler un ou plusieurs paramètres essentiels du procédé de stérilisation. On a développé à cet effet trois types d'indicateurs de stérilisation : les indicateurs physiques, chimiques et biologiques. Les indicateurs de stérilisation pour des procédés 10 mettant en oeuve un plasma sont encore peu développés. On connaît des documents US 6,659,036, WO 98/46279, JP 2005111154 et JP 2004298479, des indicateurs de stérilisation relatifs à des procédés utilisant des plasmas. Toutefois, ces documents ne concernent pas des 15 plasmas à base d'azote et/ou d'oxygène. Il apparaît ainsi nécessaire de disposer d'indicateurs de stérilisation, permettant d'évaluer au moins un paramètre du procédé de stérilisation, pour des procédés de stérilisation mettant en oeuvre un plasma de 20 post-décharge obtenu à partir d'un gaz comprenant de l'azote N2 et/ou de l'oxygène 02. La demanderesse a développé un indicateur de strérilisation permettant d'atteindre cet objectif. En particulier, l'indicateur selon l'invention permet 25 d'indiquer la présence d'atomes d'oxygène O et/ou d'azote N dans un plasma de post-décharge. L'indicateur de stérilisation selon l'invention, utilisable dans un dispositif de stérilisation, peut se présenter notamment sous forme de kit. L'indicateur 30 comprend : 2910328 - 4 - un colorant, notamment hydrophile, et - un support, destiné à être mis en contact avec le colorant, et choisi parmi les composés rendus plus hydrophiles, au moins en partie, lors de leur mise en 5 contact avec des atomes d'oxygène 0 et/ou d'azote N. Le colorant et le support peuvent être utilisés ensemble ou séparément, sous forme de kit. On peut ainsi envisager de placer le support seul dans la chambre de stérilisation, et appliquer le colorant sur le support à 10 l'issue du procédé. Le colorant peut également être mis en contact avec le support avant introduction de l'indicateur dans la chambre de stérilisation.. Dans un mode de réalisation préféré, le colorant est 1.5 disposé à l'intérieur du support. Il peut notamment être disposé dans une capsule, à l'intérieur du support. On peut mettre en oeuvre tout type de capsule imperméable au colorant, par exemple une enveloppe en plastique, en verre, un composé polymérique, une ampoule 20 cassable, une capsule utilisée en cosmétique. On utilisera de préférence un matériau qui puisse se briser sous l'action d'une pression de type manuelle, pour faciliter la mise en contact du colorant avec le support. Le colorant peut être choisi parmi tous les 25 colorants usuels, en particulier les encres, les pigments, les peintures. Le colorant est de préférence à l'état liquide, en solution ou en suspension, mais peut aussi être sous forme pâteuse. 2910328 - 5 Le support est choisi parmi les composés rendus plus hydrophiles, au moins en partie, lors de leur mise en contact avec des atomes d'oxygène O et/ou d'azote N, présents dans le plasma de post-décharge. 5 L'homme du métier pourra choisir ce support en comparant la diffusion du colorant dans le support avec et sans stérilisation. Si la diffusion du colorant dans un support soumis au procédé de stérilisation est plus importante que la diffusion de la même quantité de 10 colorant dans un support non traité, c'est que le support a été rendu plus hydrophile, et donc qu'il convient pour l'indicateur selon l'invention. L'homme du métier pourra également utiliser la mesure d'angle de contact employée dans les techniques 15 connues de mesures d'énergie de surface. Lorsqu'une goutte de liquide est déposée sur une surface solide plane, l'angle entre la tangente à la goutte au point de contact et la surface solide est appelé angle de contact. Il rend ainsi compte de l'aptitude d'un liquide à 20 s'étaler sur une surface et dépend des interactions entre le liquide et le solide. C'est le degré d'étalement du colorant qui permet d'évaluer le caractère hydrophile du support. Le support est de préférence choisi parmi les 2.5 supports poreux, afin de faciliter la diffusion du colorant dans le support. Le support peut par exemple être choisi parmi la cellulose, les tissus, le coton, les polymères, le papier, le papier buvard. 30 Bien que le support puisse être un support hydrophile, il est de préférence choisi parmi les 2910328 - 6 -supports hydrophobes. Il peut également être choisi parmi les supports hydrophiles soumis à un traitement préalable, par exemple de finissage, les rendant hydrophobes. On peut par exemple mettre en oeuvre un 5 traitement avec un agent fluorocarboné ou un assouplissant de type polysiloxane hydrophobe. L'invention a également pour objet un procédé d'indication de la présence d'atomes d'oxygène O et/ou d'azote N dans un plasma de post-décharge. Le procédé est 10 avantageusement mis en oeuvre dans une zone de post-décharge d'un dispositif de stérilisation utilisant un plasma obtenu à partir d'un gaz comprenant de l'oxygène 02 et/ou de l'azote N2. Le procédé comprend successivement : 15 - la mise en contact avec le plasma d'un support choisi parmi les composés rendus plus hydrophiles, au moins en partie, lors de leur mise en contact avec des atomes d'oxygène O et/ou d'azote N, - la mise en contact du support avec une quantité 20 donnée d'un colorant hydrophile, entraînant la diffusion du colorant dans le support et donc la formation d'une zone de diffusion, - la comparaison de cette zone de diffusion avec une zone de diffusion témoin. 25 La zone de diffusion témoin peut être une zone de diffusion prédéterminée, fixée par exemple en fonction des paramètres employés lors du processus de stérilisation. La zone de diffusion témoin peut également être la zone de diffusion de la même quantité de colorant 30 hydrophile dans le support n'ayant pas été mis en contact avec le plasma. Ainsi, en comparant la diffusion du 2910328 - 7 colorant dans le support soumis au procédé de l'invention avec cette de zone de diffusion témoin, on pourrra constater si le support de l'invention soumis à la stérilisation a été rendu plus hydrophile. L'augmentation 5 de la surface de la zone de diffusion du colorant dans le support est en effet proportionnelle à l'augmentation de l'hydrophilie du support. L'appariiton ou l'augmentation de la surface de la zone de diffusion du colorant est un indicateur du caractère hydrophile. 10 On utilise de préférence un indicateur comprenant un colorant hydrophile disposé dans une capsule, à l'intérieur du support. Selon un premier mode de réalisation, l'étape de mise en contact du support avec le colorant est effectuée par application d'une pression 15 sur la capsule, de façon à briser la capsule. Selon un autre mode de réalisation, on choisit la capsule de telle sorte que la présence des atomes d'azote N et/ou d'oxygène O rende poreuse ou perméable la capsule lors de la stérilisation, ce qui permet la mise en 20 contact et la diffusion du colorant dans le support sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une pression sur la capsule à l'issue du procédé. Une telle capsule peut être choisie parmi les capsules de verre, en matière plastique, les capsules gélatineuses. 25 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre de manière schématique un 30 dispositif de stérilisation avec un indicateur selon l'invention, 2910328 - 8 - les figures 2 et 3 montrent une vue en coupe de l'indicateur lors de deux étapes successives d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention, - la figure 4 montre l'indicateur en vue de dessus, en 5 fin de procédé. Le dispositif de stérilisation, tel qu'illustré sur la figure 1, comprend une conduite d'arrivée 1 d'un flux d'azote N2 qui traverse une enceinte 2 sous vide soumise à un champ électrique produit par un générateur 3 de 10 micro-ondes à 2,45 GHz. Le champ électrique provoque notamment la formation d'atomes N à partir des molécules N2. Le plasma ainsi produit est acheminé vers une chambre de stérilisation 4 via une conduite 5, à l'aide d'une pompe à vide 6. La chambre 4 est alimentée en plasma par 15 l'intermédiaire d'une buse 15. La buse 15 pourra avantageusement se terminer par un ou plusieurs injecteurs permettant d'homogénéiser le flux de plasma. La pompe à vide 6 assure également l'évacuation du plasma vers l'extérieur par une conduite 7 pourvue de filtres 8. 20 La chambre de stérilisation 4 est appelée chambre de post-décharge , car :Le plasma n'est y est pas soumis à un champ électrique, alors qu'il l'était dans l'enceinte 2. Le plasma présent dans la chambre 4, dit plasma de post-décharge , non soumis à un champ 25 électrique ne contient ainsi plus de radiations UV, ni d'ions et d'électrons, ce qui permet d'éviter un échauffement excessif dans la chambre 4. La chambre de stérilisation 4, de forme parallélépipédique, comporte un porte-instrument 30 métallique 9 qui est destiné à recevoir les objets 10 à stériliser. Le porte-instrument 9 est pourvu de moyens de 2910328 - 9 - chauffage 11 dont la température est contrôlée par un dispositif de commande 12. Ces moyens de chauffage peuvent notamment être une résistance électrique ou des moyens de chauffage par induction. 5 La chambre de stérilisation 4 est fermée sur l'un de ses côtés par une porte pivotante 13. La chambre 4 peut également être pourvue d'un réflecteur 14 et d'un ventilateur 16 qui contribuent à l'homogénéisation du plasma. 10 On introduit dans la chambre 4 les objets 10 à stériliser et un ou plusieurs indicateurs de stérilisation 17. Les indicateurs de stérilisation 17 peuvent être disposés dans l'ensemble de la chambre 4, et notamment aux endroits difficiles d'accès, comme contre 15 les parois ou sous les objets 10 à stériliser. De cette façon, on pourra s'assurer que tout le volume de la chambre de traitement est traité par le plasma d'azote. Il est également particulièrement utile de disposer des indicateurs de stérilisation 17 sur les poches de 20 stérilisation contenant les objets 10 à traiter, où à l'intérieur de celles-ci, afin de s'assurer que les objets 10 eux-mêmes ont été en contact avec les atomes d'azote N. La pression régnant dans la chambre de stérilisation 25 4 est de préférence inférieure à 105 Pa, afin de faciliter la mise en contact des atomes d'azote N avec les objets 10. On a représenté sur la figure 2 un indicateur de stérilisation 17 selon un mode de réalisation de 30 l'invention. 2910328 - 10 - L'indicateur de stérilisation 17 comprend une capsule en verre 23 contenant de l'encre 24. La capsule 23 est insérée entre deux feuilles 21 et 22 de papier buvard, reliées entre elles à leurs extrémités 25 et 26. 5 A l'issue du procédé de stérilisation, on retire l'indicateur 17 de la chambre 4. On applique une pression P sur l'indicateur 17, par exemple par une légère pression manuelle, tel que représenté à la figure 3, de façon à briser la capsule 23 et à libérer l'encre 24 qui 10 va ainsi entrer en contact avec les feuilles 21 et 22 de support en papier buvard, et diffuser au sein du support 21,22. Le support 21,22, du fait de sa mise en contact avec les atomes d'azote N présents dans le plasma, lors du 15 procédé de stérilisation, est rendu davantage hydrophile, au moins sur une portion de l'épaisseur des couches 21,22, ce qui va permettre la diffusion de l'encre 24 dans le support 21,22, tel qu'illustré à la figure 4. On observe ainsi une zone de diffusion qui forme 20 sensiblement un disque de rayon R. On compare alors ce disque de rayon R avec une zone de diffusion témoin de rayon R', ce qui permet d'affirmer si l'indicateur a été ou non en contact avec les atomes d'azote N lors de la stérilisation. 25 Si le rayon R est inférieur au rayon R', ou même nul, cela signifie que la diffusion du colorant a été insuffisante, et que le support 21,22 n'a donc pas été rendu suffisamment hydrophile, et n'a donc pas été en contact avec une quantité suffisante d'atomes d'azote N 30 du plasma de post-décharge, ce qui implique une stérilisation insuffisante. Si au contraire le rayon R 2910328 - 11 - est sensiblement égal au rayon R', le test est réussi, et on peut conclure que l'indicateur a été mis en contact avec la dose souhaitée d'atomes d'azote N. La détermination du rayon R' de la zone de diffusion 5 témoin est effectuée en prenant en compte les différents paramètres que l'on souhaite utiliser lors du procédé de stérilisation, comme la concentration en azote dans le plasma, la durée de l'exposition des objets 10 au plasma, la température régnant dans la chambre de stérilisation 10 4, et le volume des objets 10. La concentration en azote pourra être choisie en réglant la puissance du générateur 3 de micro-ondes ainsi que le débit d'azote. La détermination du rayon R' prend également en compte la nature du support 21,22, puisque le changement 15 d'énergie de surface du support 21,22 du à la mise en contact avec les atomes d'azote, et qui entraîne une l'augmentation d'hydrophilie, dépend du support 21,22. Dans une variante, on peut utiliser à la place de l'encre 24 un colorant thermochromique, dont on choisira 20 la température de changement de couleur en fonction de la température que l'on souhaite fixer dans la chambre de stérilisation 4. Cette variante permet avantageusement de vérifier la température, en plus de la teneur en atomes d'azote. On valide ainsi deux paramètres du procédé de 25 stérilisation. On peut décider de déterminer le niveau d'assurance de stérilité en fonction de la pression et du débit d'azote, de la teneur en atomes d'azotes N, de la température dans la chambre de stérilisation, et de la durée de stérilisation. Comme la densité en atomes 30 d'azote N est proportionnelle à la puissance du générateur 3 de micro-ondes, à la pression et au débit 2910328 - 12 - d'azote, les paramètres à vérifier seront la température, la teneur en atomes d'azotes N et la durée du traitement. Grâce à l'indicateur thermochromique, qui permet de vérifier la température dans la chambre de stérilisation 5 4 et la teneur en atomes d'azote N, il n'y a plus qu'à mesurer la durée de stérilisation pour vérifier les trois paramètres. Les paramètres de la stérilisation pourront être les suivants : température : 60 C ; pression : 6.66 102 Pa ; 10 débit d'azote : 1L/mn ; durée d'exposition au plasma de post-décharge : 40 mn. L'indicateur de stérilisation 17 selon l'invention est donc particulièrement adapté pour s'assurer que les atomes d'azote N présents dans le plasma de post-décharge 15 ont été en contact avec l'ensemble de la chambre de stérilisation, ainsi qu'avec les objets 10 à stériliser. L'indicateur 17 fonctionne également avec des plasmas de post-décharge obtenus à partir de gaz comprenant un mélange d'azote N2 avec d'autres espèces, comme les 20 plasmas obtenus à partir de N2/H2, ou Ar/N2. L'indicateur 17 fonctionne également avec les atomes d'oxygène O présent dans un plasma de post-décharge obtenu à partir d'un gaz comprenant de l'oxygène 02, comme les plasmas obtenus à partir de N2/02 ou Ar/02. 25 REVENDICATIONS 1. Indicateur de stérilisation (17), notamment sous forme de kit, caractérisé en ce qu'il comprend : - un colorant (24), et - un support (21,22), destiné à être mis en contact avec le colorant (24), et choisi parmi les composés rendus plus hydrophiles, au moins en partie, lors de leur mise en contact avec des atomes d'oxygène O et/ou d'azote N. 2. Indicateur (17) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le colorant (24) est disposé dans une capsule (23), à l'intérieur du support (21,22). 3. Indicateur (17) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (21,22) est 15 poreux. 4. Indicateur (17) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support (21,22) est choisi parmi la cellulose, les tissus, le coton, les polymères, le papier, le papier buvard. 20 5. Indicateur (17) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le colorant (24) est choisi parmi les encres, les pigments, les peintures. 6. Indicateur (17) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le colorant (24) est un colorant 25 thermochromique. 7. Utilisation d'un indicateur (17) selon l'une des revendications 1 à 6 dans un dispositif de stérilisation. 2910328 - 14 - 8. Utilisation selon la revendication 7, pour l'indication de la présence d'atomes d'oxygène O et/ou d'azote N dans un plasma de post-décharge. 9. Procédé d'indication de la présence d'atomes 5 d'oxygène O et/ou d'azote N dans un plasma de post-décharge, caractérisé en ce qu'il comprend successivement : - la mise en contact avec le plasma d'un support(21,22) choisi parmi les composés rendus plus hydrophiles, au IO moins en partie, lors de leur mise en contact avec des atomes d'oxygène O et/ou d'azote N, - la mise en contact du support avec une quantité donnée d'un colorant hydrophile (24), entraînant la diffusion du colorant (24) dans le support (21,22) et donc la 15 formation d'une zone de diffusion, -la comparaison de cette zone de diffusion avec une zone de diffusion témoin. 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la zone de diffusion témoin est la 20 zone de diffusion de la même quantité donnée de colorant hydrophile (24) dans un support (21,22) n'ayant pas été mis en contact avec le plasma gazeux. 14. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'on utilise un indicateur de 25 stérilisation (17) selon la revendication 2, l'étape de mise en contact du support (21,22) avec le colorant (24) étant réalisée par application d'une pression sur la capsule (23), de façon à briser la capsule (23).