(57)【要約】  抗菌処理プロセスの効力を決定する指示装置である。指示装置には封入構成成分に封入された活性作用物質が含まれる。封入構成成分はポリマーを含む電気紡績ナノファイバーの形態をとるのが好ましい。  【選択図】図２
2008517175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗菌処理プロセスの効力の決定に使用する指示装置であって、
少なくとも１つの活性作用物質と、
前記少なくとも１つの活性作用物質を封入する少なくとも１つの封入構成成分と，
キャリア基板とを備え、
前記封入構成成分にはポリマー、ポリマーブレンド、およびポリマーと可塑剤の混合物の少なくとも１つが含まれる
ことを特徴とする指示装置。
【請求項２】
前記活性作用物質はそれぞれ生物作用物質、化学作用物質、物理作用物質、およびそれらの組み合せからなる群から選択されたことを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項３】
前記生物作用物質は胞子形成細菌、カビ胞子、マイコバクテリア、およびプリオンからなる群から選択されたことを特徴とする請求項２に記載の指示装置。
【請求項４】
前記化学作用物質は光−、熱−および／または電気化学−クロム特性を有する無機染料、光−、熱−および／または電気化学−クロム特性を有する有機染料、変色性、蛍光性、燐光性および化学ルミネセンス性を有する有機染料、生物染料、酸化還元染料、金属イオンを検出するクラウンエーテル、およびそれらの組み合せからなる群から選択されたことを特徴とする請求項２に記載の指示装置。
【請求項５】
前記無機染料は酸化鉄、酸化マンガンおよび硫酸銅からなる群から選択されたことを特徴とする請求項４に記載の指示装置。
【請求項６】
前記有機染料はテトラゾリウム塩、硫化塩、および鉛塩からなる群から選択されたことを特徴とする請求項４に記載の指示装置。
【請求項７】
変色染料は食品用染料カロテノイド、オキソノル、アゾ化合物、アザ化合物、ニトロ化合物、ニトロソ化合物、カルボニル、キノン化合物、アントラキノン化合物から選択されたことを特徴とする請求項４に記載の指示装置。
【請求項８】
前記活性作用物質は処理化学物質に暴露すると色調が変化するよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の指示装置。
【請求項９】
前記活性作用物質は水溶性染料および蛍光マーカーからなる群から選択されたことを特徴とする請求項８に記載の指示装置。
【請求項１０】
前記水溶性染料はｐＨ指示染料であることを特徴とする請求項９に記載の指示装置。
【請求項１１】
前記ｐＨ指示染料はフェノールレッド、メチレンブルーおよびアゾ化合物からなる群から選択されたことを特徴とする請求項１０に記載の指示装置。
【請求項１２】
前記物理作用物質はポリマー、非ポリマー、支持システム、処理プロセスパラメータを検出するマーカー、微小電極材料、電気化学センサ材料、ナノカーボンチューブ、ＲＦＩＤタグおよびそれらの組み合せからなる群から選択されたことを特徴とする請求項１１に記載の指示装置。
【請求項１３】
前記指示装置は物理作用物質および化学作用物質を含み、抗菌処理プロセスの間においては、物理作用物質は化学作用物質がプロセス環境に暴露することを中断させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項１４】
前記封入構成成分には（ａ）水に不溶性のポリマーゲル、（ｂ）ポリマー樹脂、（ｃ）セルロース系ポリマー、（ｄ）生物誘導ポリマー、（ｅ）ペプチド、（ｆ）セラック、（ｇ）生物誘導ポリマー、（ｈ）少なくとも１つのハロゲン、第四級アミン、アクリラート、またはオレフィン用に活性結合位置を有するポリマー、およびそれらの組み合せの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項１５】
前記封入構成成分は小形金属、固体材料、およびＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステム）の少なくとも１つを封入することを特徴とする請求項１４に記載の指示装置。
【請求項１６】
前記ポリマーゲルはポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、橋かけポリアクリレート、およびポリエチレンイミンのコポリマーからなる群から選択されたことを特徴とする請求項１４に記載の指示装置。
【請求項１７】
前記ポリマー樹脂はCarbopol（登録商標）であることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項１８】
前記セルロース系ポリマーはエチルセルロースであることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項１９】
前記生物誘導ポリマーはコラーゲン、ポリヒドロキシ−アルデヒド、およびケトンからなる群から選択されたことを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項２０】
前記封入構成成分にはポリカプロラクトン；プルロニック酸；Tecophilic（登録商標）ポリエーテル系熱可塑性ポリウレタン；Tecoflex（登録商標）ポリエーテル系熱可塑性ポリウレタン；水に不溶性のポリマーゲル；ポリマー樹脂、およびセルロース系ポリマー、アルブミン、およびＮ−ハラミンポリマーの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項２１】
前記封入構成成分には溶剤が含まれることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項２２】
前記溶剤はテトラヒドラフラン（ＴＨＦ），エタノール（ＥｔＯＨ），アセトン、イソプロパノール、水、イオン液、ジメチルスルホキシド、およびそれらの組み合せからなる群から選択されたことを特徴とする請求項２１に記載の指示装置。
【請求項２３】
前記キャリア基板は多孔性または無孔性の剛性材料であることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項２４】
前記キャリア基板はステンレス鋼、織られたファイバー、不織ファイバー、ガラス、およびプラスチックからなる群から選択されたことを特徴とする請求項２３に記載の指示装置。
【請求項２５】
前記指示装置は第１の封入構成成分と第２の封入構成成分を含み、前記第１の封入構成成分は前記第２の封入構成成分を覆い、前記第２の封入構成成分は前記少なくとも１つの活性作用物質を封入することを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項２６】
前記第１の封入構成成分はポリマーで、前記第２の封入構成成分は不溶性のポリマーであり、前記少なくとも１つの活性作用物質は染料混合物であることを特徴とする請求項２５に記載の指示装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの活性作用物質は抗菌物質であることを特徴とする請求項１に記載の指示装置。
【請求項２８】
前記抗菌物質は殺生物剤であることを特徴とする請求項２７に記載の指示装置。
【請求項２９】
前記殺生物剤はクロルヘキシジン、トリクロサン、ＰＣＭＸ，およびＰＶＰ−Ｉからなる群から選択されたことを特徴とする請求項２７に記載の指示装置。
【請求項３０】
抗菌化学物質を中和する指示装置であって、
抗菌化学物質を中和する少なくとも１つの活性作用物質と、
前記少なくとも１つの活性作用物質を封入する少なくとも１つの封入構成成分と、
キャリア基板とを備え、
前記封入構成成分にはポリマー、ポリマーブレンド、およびポリマーと可塑剤の混合物の少なくとも１つが含まれる
ことを特徴とする指示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抗菌処理プロセスの効力を決定する指示装置に関し、特に活性作用物質が電気紡績ナノファイバーに封入されて含まれる指示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘルスケアー産業では抗菌処理プロセスの効力を決定することが頻繁に必要となる。ここで使用する「抗菌処理プロセス」には、限定はしないが、手動および機械洗浄、滅菌、消毒、除染、不活性化、および衛生プロセスが含まれる。このようなプロセスの有効性は一般に、生物指示薬、化学指示薬、または両方の指示薬を使用して検証される。指示薬は一般に（１）生物試料（例えば、生物源、生物、または両者の酵素）または特定の化学作用に対して敏感に色調が変化する化学物質などの活性作用物質、および（２）活性作用物質を支持するキャリア基板（すなわち、支持システム）で構成される。抗菌処理プロセスの有効性は活性作用物質の色調の変化で指示される。または、プロセスの有効性は活性作用物質またはその副生物をそれらと反応する試薬（例えば、増殖培地）に暴露することで評価できる。
【０００３】
抗菌処理プロセスの間においては、活性作用物質は、抗菌処理プロセスに使用される液体または気体の処理化学物質に暴露するのでキャリア基板から分離することがある（例えば、流れ落ちる）。したがって指示薬は適切に作用しないことがある。この点について、指示薬は感度が低く全般的に働きが不良であるといえる。さらに、分離した活性作用物質は処理される物品を再汚染することがある。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は活性作用物質がキャリア基板から分離することを防止するために、前記活性作用物質が電気紡績ナノファイバーに埋め込まれて含まれる指示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は抗菌処理プロセスの効力の決定に使用する指示装置であって、（ａ）少なくとも１つの活性作用物質と、（ｂ）前記少なくとも１つの活性作用物質を封入する少なくとも１つの封入構成成分と，（ｃ）キャリア基板とを備えた指示装置であり、前記封入構成成分にはポリマー、ポリマーブレンド、およびポリマーと可塑剤の混合物の少なくとも１つが含まれる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の利点は活性作用物質が電気紡績ナノファイバーに封入された指示装置を備えることにある。
本発明の別の利点は活性作用物質がキャリア基板から分離することを防止する指示装置を備えることにある。
【０００７】
また本発明の別の利点は、活性作用物質、キャリア基板、または処理化学物質で処理される物品の完全性を損なうことなく、抗菌処理プロセスの処理化学物質と活性作用物質との接触を許容する指示装置を備えることにある。
【０００８】
本発明のさらに別の利点は、抗菌処理プロセスに関するプロセス確認、指示、検出などに適した指示装置を備えることにある。
本発明のさらに別の利点は、処理プロセス後の抗菌化学物質を中和するのに適した指示装置を備えることにある。
【０００９】
これらに利点は図面および特許請求の範囲とともに好ましい実施形態についての以下の記載から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面を参照するに際しては、図面は発明の好ましい実施形態を図示するためのものであって、この実施形態に限定するものではないことに留意されるべきである。図１は電気紡績ナノファイバーをつくる装置１０の概略図を示す。プラスチック押出しによって電気紡績ナノファイバーから織物またはマットを形成する。押出し物には少なくとも１つの活性作用物質を取り入れることができる。このように押出し物で形成された織物またはマットは活性作用物質の宿主となる。装置１０は一般に高圧電源２０、電極２２、毛細管３０、および集電極７０で構成される。
【００１１】
高圧電源２０は５ｋＶから２０ｋＶまでの範囲の電圧を低電流で発生するのが好ましい。電極２２は高圧電源２０に接続され毛細管３０内に延びる。毛細管３０にはポリマー溶液４０を充填する。好ましい実施形態においては、以下に詳述するように、ポリマー溶液４０にはポリマーとポリマー溶剤和に使用する溶剤とが含まれる。または、ポリマー溶融液をポリマー溶液に置き換えることもできる。集電極７０は金属板、金網または金属格子の形状とするのが好ましい。集電極７０は接地する。
【００１２】
毛細管３０からポリマーを放出する前に、放出と同時に、または放出に引き続き、電極の交流配置によって空気中または不活性ガス中にプラズマを発生させることができる。弓状または繊維状の放電電流を最小限にするか取り除くため電極の種類と近接の程度および絶縁材料の使用に基づくこのような電極配置は公知である。電極形態には、抵抗バリア放電、中空／マイクロ中空陰極放電、キャピラリープラズマ電極および陰極境界層などの絶縁バリア放電、およびマイクロ波発生プラズマ、大気プラズマジェット、窒素ガスイオン注入などの電磁イオン注入が含まれる。プラズマ発生が電気紡績プロセスに取り入れられる場合は、適用電圧は１桁から３桁も高くすることができる。
【００１３】
キャリア基板６０は集電極７０に接近して配置することが好ましい。図示する実施形態ではキャリア基板６０は集電極７０の上に配置されている。以下に詳述するようにキャリア基板６０はそこに形成される電気紡績ナノファイバーを支える。以下にさらに詳述するようにキャリア基板６０は多孔性または無孔性の剛性材料である。好ましい実施形態ではキャリア基板６０は抗菌処理プロセスに使用される熱照射、液体化学物質および気体化学物質に耐えるものが選択される。
【００１４】
キャリア基板６０は電気紡績ナノファイバーの厚さおよび耐久性によってマット形態の電気紡績ナノファイバーの形態をとることも考えられる。
典型的な電気紡績装置１００の具体的な形態を図２に示す。キャリア基板６０および集電極７０の上方に毛細管３０を吊り下げるため非導電性の支持構造１１０を設ける。毛細管３０は支持部材１２０によって支持構造１１０に連結される。集電極７０および／またはキャリア基板６０は毛細管３０に対して可動にすることができる。したがって、ポリマー繊維はキャリア基板６０上の所望の位置に配置することができる。多数の毛細管３０を支持構造１１０から吊り下げることができる。
【００１５】
電気紡績プロセスをまとめると次のようになる。毛細管３０にポリマー溶液４０を充満し、ポリマー溶液内に電極２２を挿入してポリマー溶液に高電圧を印加する。電極２２が金属製毛細管の外壁内に入り、外壁に接続し、または外壁に接触すると、電極２２でポリマー溶液４０に印加することができる。ポリマー溶液の落下部が毛細管３０の先端から安定して吊り下がるように、毛細管３０内のポリマー溶液４０上の空気圧力を空気ポンプで制御する。ポリマー溶液は空気ポンプを使用しなくても毛細管３０内で表面張力が十分維持できる粘度をもつものである。毛細管３０の先端からのポリマー溶液４０の落下部はテイラーコーンと呼ばれる円錐部分３５に変形する。ポリマー溶液４０表面の電気力が表面張力を超えてポリマー溶液４０の荷電液体が毛細管３０から射出すると、電気紡績が生成される。ポリマーファイバー射出が広がって乾燥すると、径方向電気力により広がりが繰り返され、広がり部５２が形成される。荷電状態のポリマーファイバーは電気力で制御し加速することができる。ポリマーファイバーはシートまたは他の幾何形状のキャリア基板６０上に堆積する。ポリマーに加える溶剤は、ポリマーの射出が毛細管３０からキャリア基板６０に達する間に蒸発するのが好ましい。ポリマーファイバーは一般に４０−２０００ｎｍの範囲のナノメートル規模の直径（すなわちナノファイバー）を有する。電圧が低いと、ポリマー溶液４０を毛細管３０から引き出す力が小さくなるので、ポリマーファイバーは細くなる。
【００１６】
評価されるべきことに、活性作用物質の大きさおよび溶剤の溶解度によって、活性作用物質がナノファイバーの外側に埋め込まれるかまたはナノファイバー内に含まれるかが決まる。
【００１７】
電気紡績プロセスに関する詳細はDarrell HとIksoo Chunの共著「Nanometre Diameter Fibres of Polymer」、Nanotechnology ７（１９９６）、２１６−２３３頁、およびJayesh DoshiとDarrell H Renekerの共著「Electrospinning Process and Applications of Electrospun Fibers」、Journal of Electrostatics ３５（１９９５）、１５５−１６０頁に記載され、両文献とも本明細書で参照される。
【００１８】
本発明の指示装置は、限定はしないが、抗菌および防腐効力、適切な皮膚障壁検出、手動洗浄用の後洗浄効力、食品安全の前後処理、および産業洗浄効力に関係するプロセスを含む多岐にわたる適用に使用される。上記プロセスには熱、液体処理化学物質および／または気体処理化学物質が使用される。抗菌処理プロセスは、限定はしないが、洗浄装置／消毒装置、再処理装置および加圧滅菌装置を含む自動または手動の装置を使用して実施される。
【００１９】
限定はしないが、例えば、本発明の指示薬は生物指示薬、化学指示薬、洗浄指示薬および感染管理実施用の検出指示薬として使用できる。生物指示薬は食品接触表面の適格性付与、医療器具除染、高度な消毒および滅菌に使用することができる。化学指示薬は医療再処理環境に使用する希釈度または残留化学物質（例えばグルタルアルデヒド、過酸化水素）の検出に使用することができる。洗浄指示薬は洗浄プロセス後に、表面上の残留化学物質を検出し、自動洗浄機およびクリーンルーム環境の十分な衝突を確定するために使用することができる。感染管理実施用の検出指示薬は外科部位準備および手術前後の感染管理に関して使用することができる。        
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によると、前述の電気紡績方法および装置は少なくとも１つの活性作用物質を封入した液体ポリマーファイバーを射出して不織ナノファイバー「織物」またはマットをつくるのに使用される。個々のナノファイバーには活性作用物質がほぼ均等に分配されるのが好ましい。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態による指示装置は一般に活性作用物質、封入構成成分およびキャリア基板で構成される。
活性作用物質には、限定はしないが、生物作用物質、化学作用物質、物理作用物質およびそれらの組み合せが含まれる。生物作用物質には、限定はしないが、胞子形成細菌（例えば、バチルス種胞子）、カビ胞子（例えば、アスペルギルスニガー）、マイコバクテリア、およびプリオン（例えば、酵母ＰｒＰ）が含まれる。化学作用物質には、限定はしないが、光−、熱−および／または電気化学−クロム特性を有する無機染料（例えば、鉄およびマンガン酸化物、硫酸銅）および光−、熱−および／または電気化学−クロム特性を有する有機染料（例えば、テトラゾリウム、硫黄、および鉛塩）、変色性（食品用染料カロテノイド、オキソノル、アゾおよびアザ化合物、ニトロおよびニトロソ化合物、カルボニル、およびキノン／アントラキノン化合物）、蛍光性（例えば、ロドプシン）、燐光性、および化学ルミネセンス性（例えば、ルシフェリン）を有する有機染料、生物染料（メチルバイオレット）、酸化還元染料、および金属イオン検出クラウンエーテルが含まれる。染料と顔料の完全な表および記述はHenrich Zollinger著の「Color Chemistry: Syntheses, Properties and Applications of Oganic Dyes and Pigments 」VCH VerlagsgesellschaftmbH: ドイツ、１９８７の書物に記載されている。
【００２２】
本発明の別の実施形態によると、評価されるべきことに化学作用物質には処理プロセス後の抗菌化学薬品を中和する機能（例えば、カタラーゼ）がある。この場合、指示装置は処理環境から離れた位置にあり、処理プロセス後に抗菌化学物質を中和する目的で抗菌化学物質からアクセスされる。
【００２３】
抗菌化学物質には、限定はしないが、塩素および塩素化合物（例えば、次亜塩素酸塩、トリクロサン、ＰＣＭＸ，クロルヘキシジンなどの塩素化ビグアニド）、過酸化物（例えば、過酸化水素、モノまたはジ過カルボン酸、モノ過硫酸塩）、アルコール（例えば、イソプロピルアルコール、エチルアルコール）、フェノール化合物、ヨウ素化合物（例えば、ＰＶＰ−Ｉ），カチオン界面活性剤（第四級アンモニウム化合物）、アニオンおよび非イオン界面活性剤、および食品および産業レベルの防腐剤（例えば、安息香酸誘導物、ソルビン酸、および殺虫効力のある天然油および芳香油）、およびそれらの組み合せが含まれる。また抗菌化学物質はナノエマルジョンの形態（例えば、NanoBio Corp製のNanostat、およびEnvirosystems製のEcotrue）であるときに活性度が増加する抗菌物質が含まれる。このようなナノエマルジョンはオイル、表面活性剤およびクロロ−キシレノール（ＰＣＭＸ）のオイル／水エマルジョンを付与してつくられる。抗菌化合物の完全な表はSeymour Block著の「Disinfection，Saterization，and Preservation」３−５版の書物に記載されており、本明細書に参考に組み込まれる。
【００２４】
物理作用物質には、限定はしないが、ポリマー、非ポリマー、支持システム、および処理プロセスパラメータを検出するマーカー、微小電極材料または電気化学センサ材料、または両材料、ナノカーボンチューブ、およびＲＦＩＤタグが含まれる。
【００２５】
物理作用物質は、抗菌処理プロセスの種々の有効係数および／または多数の段階を有する抗菌処理プロセスの１つの段階の種々の有効係数を十分確実に指示する手段を備える。
本発明の別の実施形態によると、プロセス後の抗菌処理化学物質を中和するのに、ナノファイバー内の物理作用物質、特にプラズマガス場または電場を発生する物理作用物質、または自由ラジカル（例えば、水酸基、過酸化水素、オゾン）を安定化する作用物質を使用することができる。この場合、指示装置は処理環境から離れた位置にあって、処理プロセス後に抗菌化学物質を中和する目的で抗菌化学物質によってアクセスされる。
【００２６】
ポリマー堆積物は、信号を送ったときまたはリアルタイムに臨界パラメータを測定、指示、または記録するためトリップ、信号リレイまたは信号トランスポンダーシステムとして機能する小形金属およびその他の固体状材料を収納、保護または封入するよう配置することができる。また微生物標本をふるい分けるのに使用するマイクロアレイとして、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステム）成分を含むポリマーファイバーを作ることもできる。
【００２７】
このように、異なるタイプの活性作用物質は組み合せで使用できる。例えば、物理作用物質と化学作用物質の両方を含む指示装置にすることができる。抗菌処理プロセスの間においては、物理作用物質は化学作用物質がプロセス環境に暴露することを中断させる。この点に関しては、物理作用物質は，所定の時間が経過するか抗菌処理プロセスの所定の段階が始まるまで、化学作用物質が処理化学物質に暴露するのを防ぐ圧力特性、熱特性、または時間維持特性を有する。
【００２８】
「流れ落ち」を減らすため少なくとも１つの活性作用物質を封入構成成分に封入して、活性作用物質と処理化学物質との反応を制御できるようにする。封入構成成分は、生物的および化学的に不活性で、キャリア基板への接着力が制御でき、抗菌処理プロセスの処理化学物質を浸透する材料で構成するのが好ましい。本発明の好ましい実施形態によると、封入構成成分は、限定はしないが、ポリマー、ポリマーブレンド、ポリマーと可塑剤の混合物を含む群から選択される。ポリマーは固体または液体の高分子ポリマーを含み、この高分子ポリマーは重合反応を実施して得られるか、ポリマー、擬似ポリマーなどを作ることのできる「乾燥成分」で作られる。乾燥成分には、水を除去する溶剤（例えば、アセトン）、溶剤の吸収／吸着剤（例えば、ポリアクリレート、キトサン）、重合剤／可塑剤（例えば、酸化剤）、または装置電極によってまたは電気紡績ポリマーの物理作用物質（例えば電気活性ポリマー、超伝導金属、およびＭＥＭＳ）の活性によって生成された熱または電気エネルギー（例えば、プラズマガス）が含まれる。
【００２９】
限定はしないが、例えば、ポリマーまたはポリマーブレンドには１つ以上の下記物質が含まれる。すなわち、ポリカプロラクトン（生分解性ポリマー）；プルロニック酸；乾燥樹脂重量の１５０％までの平衡水分を吸収するよう特別に配合されたThemedics Polymer Products社製の高吸水性で脂肪族のポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンのTecophilic（登録商標）系；Themedics Polymer Products社製の高疎水性で脂肪族のポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンのTecoflex（登録商標）系；限定はしないが、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、橋かけポリアクリレート、ポリエチレンイミンなどのコポリマーを含む水に不溶性のポリマーゲル；限定はしないが、B.F.Goodrich社製のCarbopol（登録商標）を含むポリマー樹脂；限定はしないが、エチルセルロースを含むセルロース系ポリマー；限定はしないが、コラーゲン、ポリヒドロキシアルデヒドおよびケトン（例えば、グルコース、ガラクトース）を含む生物誘導ポリマー；ペプチド（血清アルブミン）；およびセラックである。Vanson-Halosource社製のポリスチレンヒダントイン（Halopure（登録商標））、Aegis社製の第四級アミン（Microban Shield（登録商標））などのハロゲン（例えば、塩素）用に活性結合位置のあるポリマー、およびアクリレートおよびオレフィンも適している。
【００３０】
また封入構成成分にはポリマーまたはポリマーブレンドを液化する溶剤が含まれる。例えば、限定はしないが、溶剤は水（Ｈ２Ｏ）、テトラヒドラフラン（ＴＨＦ）、エタノール（ＥｔＯＨ）、アセトン、イソプロパノール、およびそれらの組み合せから選択することができる。BASF Corporation社製のＮ−メチルイミダゾールなどのイオン液は前述の有機溶剤の代わりに使用することができる。イオン液自体はポリマーマットを重合および形成することが可能であり、このように前述の溶剤の必要がない。
【００３１】
選択された溶剤はポリマー内に封入された活性作用物質を不活性化するものでない。例えば、胞子封入用のポリマーと溶剤の適切な組合せは、限定はしないが、（１）ポリカプロラクトンおよびアセトン；（２）プルロニック酸およびエタノール；および（３）Tecoflex（登録商標）およびテトラヒドラフラン（ＴＨＦ），（４）アルブミンおよび水、および（５）Ｎ−ハラミンポリマーおよびジメチルスルホキシド（詳細は米国特許6,294,185に記載されている）がある。前記特許は「Monomeric and Polymeric Cyclic Amine and N-Halamine Compounds」の発明名称でWorley et al.により２００１年９月２５日に発行されている。
【００３２】
活性作用物質は封入構成成分内に直接取り込まれるか、またはキャリア基板上に堆積され、その上を封入構成成分で密封される。例えば、表面の高度な消毒および除染は感熱マーカーまたは乾燥抵抗力のある生物（非病原性）などの活性作用物質を使用して確認／指示される。
【００３３】
以上に説明したように、キャリア基板は多孔性または無孔性の剛性材料にすることが好ましい。例えば、限定はしないが、キャリア基板はプラスチックシートまたはフィルム、テフロン被覆物、織られたファイバーまたは不織ファイバー（例えば、綿、布、および植物誘導セルロース）、紙、アルミニウム箔、およびステンレス鋼で作ることができる。またキャリア基板は液化されたポリマーを電気紡績する最終結果としてのポリマー溶液から作ることができる。また、キャリア基板上へのポリマーの均一性および結合強度を高めるために、電気紡績プロセスの間にアース板またはアース網のキャリア基板上への荷電ポリマーの堆積は熱プラズマ接合プロセスまたは非熱プラズマ接合プロセスと結合することができる。
【００３４】
本発明による生物指示薬は前述したように電気紡績ナノファイバー内に封入された胞子を含むことができる。例えば、染色体組込み指示薬、異質の遺伝子（例えば、蛍ルシフェラーゼの遺伝子）を有する遺伝子変更バチルス種（例えば熱系システムのステアロサーモフィリス）をナノファイバー内に封入する。異質の遺伝子は、胞子形成カスケードの間では発現しないが発芽カスケードで早期に発現する染色体オペロンに組み込まれる。異質の遺伝子生成物は胞子には存在しないが発芽の際に発現するので、利用可能な種々な急速検出システムで検出される。
【００３５】
前述したように、洗浄化プロセスに続き表面上の残留物を検出するのに洗浄指示薬が使用できる。活性作用物質は封入構成成分内に封入され、活性作用物質が洗浄プロセスで影響を受ける時点までいつまでも保持される。好ましい実施形態によると、活性作用物質は生物的、化学的および物理的分解に抵抗性のある化学物質であり、封入構成成分（例えば、ポリマー化合物）に可溶であり、洗浄プロセスの処理化学物質に暴露すると色調が変化する。例えば、洗浄指示薬の活性作用物質は、限定はしないが、水溶性染料（例えば、フェノールレッド、メチレンブルーおよびアゾ化合物などのｐＨ指示染料）および蛍光マーカーを含む群から選択できる。
【００３６】
また、本発明は以下の例に記載するように、外科上の障壁位置を装う抗菌織物として、また抗菌供給剤として有利に適用される。
抗菌供給剤に関しては、時間をかけて緩慢に抗菌剤を放出するため、皮膚表面に使用する封入構成成分内に活性作用物質として抗菌剤を封入することができる。例えば、殺生物剤（限定はしないが、配合でクロルヘキシジンおよびトリクロサンを含む）を封入し、皮膚表面に直接適用することができる。これによって、負傷した位置または外科用具挿入口（例えば、カテーテル挿入位置）において手術準備の生物負荷の減少または生物負荷の制御などの生物負荷の減少／制御のための抗菌剤の「緩慢な放出」が可能になる。
【００３７】
本発明の別の実施形態によると、指示装置の封入構成成分を多層に構成することができる。例えば、第１の層の封入構成成分が第２の層の封入構成成分を覆い、第２の層の封入構成成分が活性作用物質を封入する。多層の封入構成成分は酵素の効力／妥当性、ｐＨまたはその他の洗浄化学プロセスを指示する指示装置になるように選択される。例えば、第１の層の封入構成成分は第１のポリマーで構成し、一方、第２の層の封入構成成分は染料混合物を封入する不溶性の重合物で構成する。第１の層の封入構成成分が洗浄プロセスの間に除去されて、第２の層の封入構成成分が露出される。第２の層の封入構成成分に封入された活性作用物質の色調が変化して洗浄プロセスの効力を指示する。
【００３８】
抗菌処理プロセスの有効性を決定するために封入構成成分自体（例えば、ポリマー）を使用することができる。この点、多層の封入構成成分をキャリア基板に適用すると、個々の層においてキャリア基板または隣接する封入構成成分層に対する接着力が異なるか、プロセス有効性に尺度を与えるようにポリマーまたはポリマーブレンドの濃度が連続して調整される。例えば、高液流プロセスにおける流れ落ちを最小限にするため、親水性と疎水性ポリマーとを含むポリマー溶液においては疎水性ポリマー濃度の方が親水性ポリマー濃度よりも大きくなるように調整される。均衡した溶液には処理剤の浸透を活性化するのに適した濃度の親水性ポリマーが含まれる。好ましい濃度は疎水性ポリマー（例えば、テコフレックス）７０％に対し親水性ポリマー（例えば、プルロニック酸）３０％である。
【００３９】
第三者が明細書を読んで理解する際に別の修正や変更が生じうる。例えば、本発明によるナノファイバーはバーコード構成または機械で読み取れるコード形式に配列することができる。このような修正および変更は特許請求の範囲内またはそれと均等な範囲内である限り包含されるものである。
【００４０】
本発明をさらに次の実施例によって説明する。
【実施例１】
【００４１】
【表１】
2008517175.tif 000003
実施例１においては表１に示すように、市販の紙含浸ＢＩに対する流れ落ちのレベルを比較するため前記電気紡績プロセスによってナノファイバー生物指示薬（ＢＩ）を作った。一般に、これらのＢＩは自動液体システムにおける水の機械的作用だけで指示薬生物の約５０％を失う。この点、ポリウレタンと水溶性ポリマーのポリマーブレンドに胞子を組み入れた。ナノファイバーＢＩを、試料あたり約２．３５×１０７（７．３７ｌｏｇ１０）コロニー形成単位（ＣＦＵ）のバチルス・ステアロサーモフィラスＡＴＣＣ１２９８０を含有する３ｃｍ２の２つの試料に分割した。液体系自動再処理システムで流れ落ちのプロセス条件をシミュレートするため、１０ミリリットル（ｍＬ）の脱イオン水（ＤＩ）内で試料を５回強く攪拌することによって、指示薬生物を除去する攪拌衝撃をビトロで評価した。１回の攪拌時間は３秒にした。結果の再現性を示すため、試験生物を保持するポリマーの有効性についての観察を数回行った。全般的に、５回洗浄後の合計流れ落ち量はそれぞれの試料で２．５および２．９×１０３ＣＦＵ（０．０１％）であった。それぞれの洗浄間の流れ落ち量は１．６から９．３×１０２ＣＦＵまでの範囲であり非常に小さい値であった。また、連続する各洗浄時の流れ落ち量は最初の洗浄時と比較して少なく、連続する各洗浄がすべて終了した後の流れ落ち量は一層少なくなる。試料の最初の流れ落ち量は７．５と９．３×１０２ＣＦＵの間であったが、５回目の洗浄の後では１．２から１．６×１０２ＣＦＵに減少した。結果として、市販のＢＩにおける約５０％と比較すると、試験生物の９９．９９％を保持する点においてポリマーＢＩは市販のＢＩより高性能であるといえる。別の試験において、ナノファイバーＢＩを浸透し試験生物を不活性化する活性作用物質の能力を調査した。準備した前記試料をビトロで１０，４０，８０および１２０秒に渡って５０℃の０．２％過酢酸／ビルダー溶液（すなわち、ＳＴＥＲＩＳ２０ステリラント・コンセントレート）で処理して取り出し、０．０４８％のチオ硫酸ナトリウムで中和した。次に、ポリマーを溶解して残留試験生物を量化するため低濃度の非抑制ＴＨＦ溶剤で試料を溶解した。トリプチックソイ液体培地で一連の希釈を行ない、Tryptic Soy Agar社の混釈平面上に適切な希釈分割量を計量分配した。その結果によると、１０秒時の初期減数０．７８ｌｏｇ１０と１２０秒時の主要減数５．８ｌｏｇ１０に示されるように、活性作用物質はポリマーに接触浸透して試験生物を殺害した。この殺害率に基づくと、１２０秒を超える長い露出時間ではＢＩ内の試験生物をすべて不活性化したものと推測できる。
【００４２】
ナノファイバーＢＩは従来の生物指示薬に対していくつかの有利な特徴をもつ。この点、ナノファイバーＢＩは耐久力があり、ナノファイバーＢＩは液状抗菌処理化学物質を浸透でき、ナノファイバーＢＩは試験生物の存在を検出するのに使用される定性培地に影響を与えず、ナノファイバーＢＩは胞子を大きく成長させることが可能な壁強度を有し、胞子の周囲にナノファイバーを形成することで胞子の流れ落ちを最小限にし、流れ落ち条件の精度がナノファイバーＢＩ内の胞子の均等分布によって改善され、クリーンルームがなくても電気紡績プロセスによって滅菌環境が備わり、ナノファイバーＢＩは製造後に乾燥期間がなくても使用準備が整い、ナノファイバーＢＩは特別の包装を必要とせず、また胞子はナノファイバー内に封入されているのでＢＩの保管寿命に制限が加わらない。
【実施例２】
【００４３】
【表２】
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化学指示薬（ＣＩ）には酸化化学作用に感受性のある変色化学物質（すなわちメチルバイオレット）が含まれ、緩衝剤を含有するビルダーパッケージの０．２％過酢酸（ＰＡＡ）を含む抗菌処理化学物質（すなわち、滅菌剤ＳＴＥＲＩＳ２０）で酸化する際、防食剤およびキレート剤は色調変化を引き起こす。ＣＩの基準色調は濃紫色であるが、１５００ｍｇ／Ｌを超える滅菌剤ＳＴＥＲＩＳ２０の存在下で白色に変化する。
【００４４】
限定はしないが、時間および温度を含む抗菌処理プロセスの別のパラメータを確かめるため、その他の染料／顔料を封入構成成分に封入することができる。
【実施例３】
【００４５】
【表３】
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表３に示す実施例３の洗浄指示薬（ＣｎＩ）は高圧スプレーを使用して汚物、組織片および汚染物質に侵入し除去する自動洗浄システムにおける洗浄作用物質の効力を試験するのに使用される。実施例３ではＣｎＩは３０秒間水に接すると基準色調の黄色から濃い青色に変化する。
【実施例４】
【００４６】
【表４】
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ＣＨＧポリマーマットの有効性をブドウ球菌ＡＴＣＣ６５３８および大腸菌ＡＴＣＣ２５９２２のローンプレート上で円板拡散方法を使用して調査した。「ローン」を作るため準備したトリプチックソイ寒天プレートの全表面に０．１ｍＬの細菌を広げて分配することでそれぞれの生物に対してプレートを準備した。抗菌ポリマーマットを生成するため、０．２５％、０．５％および１．０％濃度のクロルヘキシジングルコナート（ＣＨＧ）をテコフレクスで電気紡績した。それぞれのＣＨＧの濃度に対してポリマーマットを２つの０．５−１．０インチ（１２．７−２５．４ｍｍ）径の円板に切断した。１つの細菌プレートの中心に１つの円板を置いた。次いで円板付近の抑制帯域または抗菌覆い帯域（直径をｍｍで測定）を決定するため７日間３７℃で培養したが、これで皮膚に常在する微生物を不活性化するため抗菌包帯の持続性がシミュレートされる。ブドウ球菌の場合、０．２５％、０．５０％、および１．０％濃度のＣＨＧでは７日間でそれぞれ２０ｍｍ、２５ｍｍおよび２５ｍｍの平均帯域が有効に示された。一方、同一濃度における大腸菌の場合の平均帯域は１１ｍｍ、２３ｍｍおよび２８ｍｍであった。これらの結果によると明らかに、７日間にわたって帯域を維持することによりＣＨＧポリマーは常在する微生物を不活性化することができ、ＣＨＧの浸出量と持続する放出量が最小であることを示す。
【００４７】
実施例４のナノファイバーは外部の生物を侵入させることなく周囲空気との交換を維持する障壁となる。さらに、活性作用物質の供給を局部化し長い時間にわたって持続させる。したがって、より多量の活性作用物質が微生物と接触して微生物の増殖を防止する。ナノファイバーは手術の間は皮膚に接触するか、切開部または開口部に活性作用物質を制御注入するため用具（例えばカテーテル）挿入位置に接触する。好ましい実施形態ではナノファイバーは生分解性である。
【００４８】
外科位置における感染は手術後の感染が大半を占めることが認識されている。抗菌化学物質、例えば、クロルヘキシジン（ＣＨＧ）またはポリビニルピリロドン沃素（ＰＶＰ−Ｉ）が感染の危険を減らすために使用される。しかし、浸透は表面に限られ微生物（例えば、細菌）が常在する皮膚領域にまで達しないので、ほとんどの抗菌化学物質は病原菌に対して有効でないことが観察されている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
発明はある部分および部分の配置において具体的な形態をとるが、好ましい実施形態は明細書で詳細に記載され、明細書の一部を形成する図面に示される。
【図１】電気紡績ナノファイバーを作る装置の概略図である。
【図２】電気紡績ナノファイバーを作る装置である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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