Устройство для инкубации и контроля биологических индикаторов, предназначенных для контроля воздушной стерилизации
Полезная модель относится к области микробиологии, и может применяться в медицине, фармацевтике, ветеринарии и бальнеологии при проведении контроля стерилизации биологическими индикаторами (БИ), предназначенными для контроля воздушной стерилизации. Устройство для инкубации и контроля БИ, предназначенных для контроля воздушной стерилизации, содержит, по меньшей мере, одну ячейку для размещения БИ с питательной средой, содержащей L-аланин, светодиод для просвечивания ячейки, фотодиод для регистрации прошедшего через ячейку света, преобразователь сигнала с фотодиода, микропроцессор, анализирующий изменение оптической плотности питательной среды БИ, средство для отображения информации, терморегулятор для поддерживания температуры инкубации на уровне 45-50°C. Полезная модель позволит повысить эффективность проводимых процессов инкубации и контроля БИ и сократить время, необходимое для инкубации и контроля БИ.
Полезная модель относится к области микробиологии, и может применяться в медицине, фармацевтике, ветеринарии и бальнеологии при проведении контроля стерилизации биологическими индикаторами (БИ) воздушной стерилизации.
При контроле стерилизации применяют три метода - физический, химический и биологический. Биологический контроль основан на использовании БИ, представляющих собой носитель с наиболее резистентными к стерилизующему агенту спорами тест-микроорганизмов. Биологический индикатор представляет собой готовый к применению инокулированный носитель в первичной упаковке. Носителем является удерживающий материал, на который нанесены тест-микроорганизмы, а первичной упаковкой - система, предохраняющая инокулированный носитель от повреждения и контаминации, но не препятствующая проникновению стерилизующих агентов.
Для получения результатов контроля процесса стерилизации биологические индикаторы, после проведения испытаний, активируют посредством добавления к тест-микроорганизмам питательной среды содержащей кислотно-основные индикаторы (pH-индикаторы). Затем биологические индикаторы помещают в инкубатор при определенных температурных условиях, в зависимости от используемого тест-микроорганизма. Обычно температура и время инкубации составляет от 55 до 60°C не менее 48 часов для термофильных организмов и от 30 до 37°C не менее 48 часов для мезофильных организмов (ГОСТ 
ИСО 11138-1, МУ15/6-5 от 28.02.1991 г.).
При этих условиях за указанное время происходит изменение цвета питательной среды (в случае прорастания микроорганизмов) за счет изменения цвета pH-индикатора входящего в состав среды. Контроль осуществляется визуально.
Для поддержания необходимой для инкубации температуры используют специальные приборы - инкубаторы. Некоторые инкубаторы помимо функции поддержания постоянной заданной температуры, также оснащены устройствами, осуществляющими контроль БИ - они определяют наличие в БИ живых тест-микроорганизмов, такие приборы называют инкубаторы-ридеры.
При использовании инкубаторов-ридеров значительно сокращается время необходимое для получения результатов инкубирования БИ, что позволяет существенно снизить время между окончанием цикла стерилизации и использованием простерилизованных изделий в клинических отделениях. Особенно это актуально при биологическом контроле воздушной стерилизации, т.к. в России 60% парка стерилизаторов составляют воздушные.
Известен инкубатор-ридер для контроля паровой и этиленокисдной стерилизации (3МТМ AttestТМ Auto-reader), принцип действия которого основан на обнаружении выживших после стерилизации и прорастающих при инкубации спор тест-микроорганизмов. Выявление наличия живых спор происходи за счет обнаружения ферментов выделяемых растущими микроорганизмами, а именно за счет фиксирования изменения (или возникновения) флюоресценции БИ происходящей из-за разрушения ферментами флуоресцентного субстратного комплекса добавленного в питательную среду. Данное устройство не может быть использовано для контроля воздушной стерилизации, поскольку используемые субстраты являются малоустойчивыми к действию высоких температур, используемых при воздушной стерилизации.
Известен также инкубатор-ридер, который представляет собой систему обнаружения, включающую: источник света определенной длины волны для стимуляции люминесценции в биологическом индикаторе содержащим флуоресцентный краситель или субстрат; светофильтр для возбуждения люминесценции, пропускающий свет только в области поглощения исследуемого вещества и не пропускающего свет в области, в которой вещество люминесцирует; светофильтр для люминесценции, пропускающий люминесценцию, но поглощающий возбуждающий свет; фотодетектор для обнаружения света определенной длины волны, соответствующей длине волны субстрат-индикаторного комплекса или флуоресцентных компонентов индикатора, анализатор сравнивающий детектируемый свет с референсным, а также средства для отображения количественной и качественной информации (количественная и качественная индикация) (US 5770393, 23.06.1998).
Недостатком данного устройства является невозможность его использования для контроля воздушной стерилизации также за счет применения малоустойчивых к действию высоких температур субстратов. Выявление наличия живых спор в данном устройстве также происходит за счет обнаружения ферментов выделяемых растущими микроорганизмами, а именно за счет фиксирования изменения (или возникновения) флюоресценции БИ происходящей из-за разрушения ферментами флуоресцентного субстратного комплекса добавленного в питательную среду.
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение эффективности и сокращение времени инкубации и контроля биологических индикаторов, предназначенных для контроля воздушной стерилизации за счет проведения этих процессов в одном устройстве, при определенном температурном режиме в питательной среде.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для инкубации и контроля биологических индикаторов, предназначенных для контроля воздушной стерилизации содержит, по меньшей мере, одну ячейку для размещения биологического индикатора в питательной среде, содержащей L-аланин, светодиод для просвечивания ячейки, фотодиод для регистрации прошедшего через ячейку света, преобразователь сигнала с фотодиода, микропроцессор, анализирующий изменение оптической плотности питательной среды биологического индикатора, средство для отображения информации, терморегулятор для поддерживания температуры инкубации на уровне 45- 50°С.
Кроме того, питательная среда содержит pH-индикатор, выбранный из ряда: феноловый красный, бромтимоловый синий, бромкрезоловый пурпурный, изменяющие свой цвет в процессе инкубации при прорастании спор тест-микроорганизмов на желтый.
Кроме того, светодиод имеет красный или зеленый цвет.
Кроме того, устройство для отображения информации выполнено в виде дисплея и/или в виде, по меньшей мере, одной лампочки.
В качестве тест-микроорганизмов для воздушной стерилизации чаще всего используют Bacillus licheniformis, В. subtilis, В. atrophaeus. Считается, что эти виды тест-микроорганизмов являются мезофилами и их рекомендуют инкубировать при температурах от 30 до 37°C (ГОСТ ИСО 11138-1, МУ15/6-5 от 28.02.1991 г.).
При разработке полезной модели стояла задача создания устройства (инкубатора-ридера) для инкубации и контроля БИ, предназначенных для контроля воздушной стерилизации, позволяющего за короткие сроки получать информацию о наличие в БИ спор, не утративших свою жизнеспособность после стерилизации (в случае сбоев в работе стерилизатора), а также ускорение проращивания тест-микроорганизмов в БИ посредством (за счет) подбора оптимальных условий (температуры инкубации и состава питательной среды).
Устройство иллюстрируется чертежом на фиг. 1.
Устройство для инкубации и контроля биологических индикаторов, предназначенных для контроля воздушной стерилизации содержит ячейку 1 для размещения биологического индикатора 2 в питательной среде, содержащей L-аланин, светодиод 3 для просвечивания ячейки 1, фотодиод 4 для регистрации прошедшего через ячейку 1 света, преобразователь 5 сигнала с фотодиода, микропроцессор 6, анализирующий изменение оптической плотности питательной среды биологического индикатора по определенному алгоритму, средство для отображения информации, выполненное, например, в виде дисплея 7, терморегулятор 8 для поддерживания температуры инкубации на уровне 45-50°C, источник питания 9.
Питательная среда содержит pH-индикатор, который может быть выбран из ряда: феноловый красный, бромтимоловый синий, бромкрезоловый пурпурный, изменяющие свой цвет при прорастании спор тест-микроорганизмов в процессе инкубации на желтый.
При прорастании микроорганизмов в процессе инкубации происходит изменение pH питательной среды, в результате чего изменяется цвет pH-индикатора входящего в ее состав. Исходный цвет питательной среды с феноловым красным - красный, с бромтимоловым синим - зеленый, с бромкрезоловым пурпурным - фиолетовый. При прорастании спор тест-микроорганизмов происходит смещение pH индикаторной среды в кислую область, при этом ее цвет во всех трех случаях становиться желтым.
Соответственно светодиод 3 может иметь красный или зеленый цвет в зависимости от используемого pH-индикатора.
Устройство работает следующим образом.
Питательная индикаторная среда с феноловым красным в исходном состоянии имеет красный цвет.При прорастании тест-микроорганизмов в питательной среде, ее цвет изменяется на желтый. На основании этого просвечивающий свет светодиода 3 выбран зеленым. Микропроцессор 6 с интервалом в одну секунду регистрирует сигнал с фотодиода 4 и следит за ростом производной сигнала. Если рост производной стабилен в течение определенного времени, то микропроцессор 6 индицирует на дисплее 7 результат изменений произошедших в питательной среде биологического индикатора 2. На дисплее отображается время работы и состояние образца.
Индикация может быть осуществлена и посредством, например, двух размещенных на панели устройства лампочек разного цвета (например, в виде двух светодиодов красного и зеленого цвета). В начале инкубации (пока нет изменения оптической плотности среды) горит зеленый светодиод, а при прорастании загорается красный.
Детекция жизнеспособных спор в БИ осуществляется за счет фиксации изменения оптической плотности культуральной среды индикатора.
Устройство работает от сети переменного тока 220 Вольт 50 Гц.
В результате исследования проведенного с использованием БИ для воздушной стерилизации было выявлено, что инкубация биотестов до 45°C не приводит к значительному увеличению скорости накопления биомассы и, соответственно, не ведет к сокращению времени, затрачиваемого на получение конечного результата биологического контроля в случае неудовлетворительной стерилизации. В диапазоне 45-50°C происходит значительное увеличение скорости и сокращение времени контроля биологических индикаторов предназначенных для контроля воздушной стерилизации. При температуре инкубации более 50°C скорость накопления биомассы начинает снижаться, что свидетельствует о том, что температура инкубации 45-50°C является оптимальной.
Питательная среда, модифицированная Z-аланином значительно сокращает время проращивания микроорганизмов.
При прорастании спор, не утративших свою жизнеспособность после воздушной стерилизации (в случае сбоев в работе стерилизатора) происходит изменение оптической плотности питательной среды. Фиксация результата с помощью предлагаемого устройства осуществляется на тех этапах роста, когда изменение оптической плотности не заметно визуально, что значительно сокращает время получения конечного результата контроля воздушной стерилизации.
Для уменьшения времени необходимого для проращивания микроорганизмов используется модифицированная питательная среда (МУ15/6-5 от 28.02.1991 г), например, с феноловым красным, модификация которой заключается во введении в ее состав вещества L-аланин. При этом температура инкубации тест-микроорганизмов 45-50°C.
Таким образом, совокупность существенных признаков, нашедших отражение в формуле полезной модели, позволит предложенному устройству при указанной температуре и определенном составе питательной среды повысить эффективность проводимых процессов (инкубации и контроля индикатора) и сократить время, необходимое для инкубации и биологического контроля процесса воздушной стерилизации с 48 часов до 10-12 часов, то есть значительно сократить время для получения конечного результата контроля процесса воздушной стерилизации.
1. Устройство для инкубации и контроля биологических индикаторов, предназначенных для контроля воздушной стерилизации, содержащее, по меньшей мере, одну ячейку для размещения биологического индикатора с питательной средой, содержащей L-аланин, светодиод для просвечивания ячейки, фотодиод для регистрации прошедшего через ячейку света, преобразователь сигнала с фотодиода, микропроцессор, анализирующий изменение оптической плотности питательной среды биологического индикатора, средство для отображения информации, терморегулятор для поддерживания температуры инкубации на уровне 45-50°С.
2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что питательная среда содержит рН-индикатор, выбранный из ряда: феноловый красный, бромтимоловый синий, бромкрезоловый пурпурный, изменяющие свой цвет в процессе инкубации при прорастании спор тест-микроорганизмов на желтый.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что светодиод имеет красный или зеленый цвет.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство для отображения информации выполнено в виде дисплея и/или в виде, по меньшей мере, одной лампочки.
