適于蒸汽滅菌的高完整性復合袋的制作方法

專利名稱：適于蒸汽滅菌的高完整性復合袋的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及可滅菌袋及套袋(pouches)，物件可置于其內，密 封及接著用熱輔助滅菌方法(例如，采用溫度在約125"的蒸氣)進行滅 菌，此袋即使曝露于熱應力下仍能保持高完整性。
背景技術：
多種產品，包括醫療器材及移植用途醫療材料，需要以滅菌形式 提供給使用者。預期的產品滅菌的方法為將產品曝露于溫度為至少約 125t:的高溫蒸氣下。為確保滅菌性并不會在制造的工程時間與包裝的 時間之間受損，滅菌作用希望在當產品置于合適包裝時進行，且此包 裝優選由在運送至使用者期間及之后仍能維持產品于滅菌狀態的材料 形成。
細菌及類似的傳染病源實質不能穿透、但滅菌氣體(如環氧乙垸及 蒸氣)可穿透的薄膜材料的取得性已可在包裝的產品上進行氣體為主的 滅菌作用。基本上，此薄膜材料包括紡粘或熔粘聚烯烴纖維料片，例 如，法國E丄DuPont de Nemours公司在市場上以TyvekTM為主要商標 名的S-1073B級的紡粘聚乙烯。使用至少部份為紡粘或熔粘材料制造 的包裝的典型蒸氣滅菌作用產品包括將被包裝產品置于一高壓釜 (autoclave)中，形成真空以排空該包裝，接著引入溫度為至少約125°C 的蒸氣。此蒸氣經氣體可穿透的紡粘或熔粘片材材料可進入及離開套 袋，而因此將袋內部及在袋內的產品滅菌。可替代的滅菌作用方式為可使用如環氧乙垸及/或y-輻射作用，但在許多應用中蒸氣滅菌作用是 優選的。
然而，因為多種理由，整個包裝以紡粘或熔粘材料制造是不可行 的。首先，此等材料難以使用傳統方法彼此粘合。再者，此材料通常 在特性上為不透明，因此如果包裝完全由此材料制成，則包裝在其內 的產品不能由使用者在未打開包裝下目測辨識或檢視，而造成潛在的 危及產品的滅菌特性。此外，紡粘或熔粘材料基本上為昂貴的，因此 完全由此材料組成的包裝為不經濟的。
為了克服完全由紡粘或熔粘材料制成的產品包裝的限制，已開發
包括一部份為此材料及一部份為其它材料的復合包裝。例如，Huynen 等人的美國專利第6,279,745號(簡稱為"Huynen '745，)，其全文并入 本文作為參考，公開可滅菌的復合包裝，其由氣體可穿透的紡粘聚烯 烴第一片材做為袋的一表面，及第二、多層氣體不能穿透的聚烯烴片 材為袋的另一表面。此第一片材可由紡粘聚乙烯組成，如Tyvek L1073B級，及第二片材可由二層高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯組成， 但優選為三層或更多層。此二片材可沿其的三緣加熱密封以形成開口 套袋，在此套袋中可放入產品，及將此套袋沿第四緣密封以密閉此產 品于氣體可穿透的密封包裝中，該包裝可經得起氣體滅菌作用。 一般 承認對給定材料，其密度與熱阻抗是相關的。Huynen "45專利中述及， 對不可穿透的多層片材，'[一]適合的密度范圍為0.94至0.96g/cm3， 優選為0.955g/cm3，，見于Huynen'745專利第3欄第22-23行。Huynen '745專利教導了低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯片材材料一般具有太 低的軟化溫度以致不能承受在125"C或更高溫度下的蒸氣滅菌作用。見 于Huynen '745專利第3欄第26-29行。相似的公開可見于授予Huynen 及Huynen(Huynen '745專利的共同發明人中的二位)的歐洲專利 EP0846445(簡稱為"Huynen'445")，此歐洲專利全文并入本文作為參 考。本發明的申請人為Huynen等人的Huynen'745專利所要求保護的 主題的共同發明人，根據該專利的教導，本申請人在制造復合包上具 有豐富的經驗。已發現在Huynen '745專利教導了所制造的蒸氣滅菌 復合包裝，即，包括三層HDPE片材以周緣密封至紡粘聚乙烯(例如， TyvekTM)片材，具有限制的是該多層HDPE片材在特性上為相對堅 硬或非撓性的，且蒸氣滅菌作用(即，其附隨的壓力/真空誘發及熱誘發 應力)傾向于引起HDPE片材皺化及造成針孔。這些針孔危及袋的完整 性且為不可接受的增加袋內部份及任何置于其內的內容物可能遭受微 生物污染的風險。
基于這些困難，需要提供由氣體可穿透的紡粘或熔粘材料與氣體 實質不能穿透的片材接合而形成的聚合物之袋，此制成的袋適于承受 蒸氣滅菌過程而未增加在不可穿透片材中形成針孔的風險。

發明內容
在本發明的一方面中，復合袋或套袋包括(l)第一片材，其包括 適于滅菌氣體或蒸氣通過但細菌實質不能穿透的聚烯烴材料；及(2)第 二片材，其包含多個結合層，該結合層包括置于第二層及第三層間的 第一層，該第一層包含聚烯烴且具有小于0.94g/cn^的密度，該第二層 及第三層包含高密度聚烯烴且具有至少0.94g/cm3的密度；其中該第一 片材及該第二片材為彼此局部熱熔接，以形成界定內腔的袋或套袋， 該內腔適于容納物件。
本發明的另一方面涉及于一方法，其包括步驟[A]熱結合多個(l) 第一片材至(2)多個氣體實質不能穿透的第二片材，第一片材包括適于 滅菌氣體或蒸氣通過但細菌實質不能穿透的聚烯烴材料，第二片材包 含多個結合層，該結合層包括置于第二層及第三層間的第一層，該第 一層包含一聚烯烴且具有小于0.94g/cm3的密度，該第二層及第三層包 含高密度聚烯烴且具有至少0.94g/cr^的密度，以形成多個各自且周邊 密封的復合袋，每一袋具有適于容納物件的內腔，該多個第二片材為細菌實質不能穿透的；及[B]將該多個袋進行高壓釜蒸氣滅菌過程，其 包括將該多個袋的每一袋暴露于溫度為至少約125T的蒸氣下達足夠 時間，以對內腔及置于其內的內容物滅菌；其中，接著蒸氣滅菌步驟
之后，每第二片材保持為無針孔且細菌實質不能穿透的。
本發明的其它方面、特征及實施方案可由后文的詳細描述及權利 要求書而充分顯見。


本發明的實施方案可配合說明該實施方案的前文中的描述及附圖 而可最好地了解，大致而言，在圖中，相似的編號代表相似的元件或 結構。在遍及不同的圖中相同的編號表示相同的元件。除非特別指明， 否則所有的圖并未按照實際比例繪制。
圖1A說明三層的截面組裝件，S卩，由中央、撓性低密度聚烯烴核
心層置于二高密度聚烯烴層間所形成復合片材，適于用以形成氣體不 能穿透復合層，該復合層可用在適于蒸氣滅菌作用的高完整性復合袋。
圖1B說明由圖1A的三層組裝的復合片材的截面圖。
圖2A為說明本發明的一實施方案的可滅菌袋的前視圖，此袋具有
氣體不能穿透復合片材(如圖1A-1B的片材)，該復合片材沿其三周邊具
有局部熱粘密封至氣體可穿透的紡粘或熔粘片材氣體可穿透的紡粘或
熔粘片材材料。
圖2B為說明沿圖1A線"B" - "B"的截面的袋截面圖。
圖2C說說明圖1A-1B的袋，其進一步包括沿在該氣體不能穿透
復合片材及該氣體可穿透紡粘或熔粘片材間的第四邊的密封。
具體實施例方式
本發明涉及適于滅菌作用的復合袋或套袋的多種方面，及其相關 方法。復合袋由氣體可穿透(例如，優選為非織造材料，如紡粘或熔粘 材料)聚烯烴材料片材結合至氣體實質不能穿透片材而形成，該氣體實
8質不能穿透片材包含具有密度小于0.94g/cm3的聚烯烴的第一層，且該 第一層置于包含高密度聚烯烴且具有至少0.94g/cm3的密度的第二層及 第三層間。聚乙烯材料為用于元件的多種部份的優選聚烯烴，且紡粘 或熔粘聚乙烯膜優選用作第一片材，高密度聚乙烯(HDPE)膜優選用作 第二片材的第二及第三層，及低密度聚乙烯(LDPE)或茂金屬線性低密 度聚乙烯(LLDPE)膜優選用作第二片材的第一層(置于第二及第三層的 中間介質層)。雖然LDPE因為具有低于蒸氣滅菌作用循環的目標溫度 125'C的熔點而似乎并不適于蒸氣滅菌作用，但包圍第二片材的LDPE 核心的LDPE層對LDPE核心提供足夠的抗熱性以承受此循環。此 LDPE中心層為高度撓性的，且允許該制成的三層復合片材在蒸氣滅菌 作用期間抗拒應力引起的彎曲，且因此保持為無針孔及實質細菌不穿 透的。
在說明書中"一實施方案"、"實施方案"、"優選實施方案" 等為指描述的實施例可包括一特定特征、結構或特性，但每一實施例 不必要包括特定特征、結構或特性。再者，此等詞并不必要論及至相 同實施例。此外，除非特別指明，當在一實施例中描述的特定特征、 結構或特性，在本領域技術人員的知識中可認為此特征、結構或特性 可發生在其它實施例中。
如本文中所用，"聚合物" 一詞包括但不限于均聚合物、共聚物， 如，嵌段、接枝、無規及交替共聚物，三共聚物等，及其摻合物及和 改性物。此外，除非另外特別限定，"聚合物"一詞應包括材料全部可能 的幾何構型。這些構型包括但不限于全同立構、間規立構及無規立構。
如本文中所用，"茂金屬聚合物"一詞意指聚合物材料是借助至 少乙烯使用茂金屬或幾何限定催化劑(一種有機金屬復合物)為催化劑 的聚合作用所產生的。如本文中所用，"非織造材料"及"非織造料 片"一詞意指未經編紡或針織過程制作的纖維材料及纖維材料料片。如本文中所用，"紡粘纖維" 一詞意指小直徑纖維，其借助經多 個具有圓形或其它構造的噴絲頭的細毛細管擠出熔融的熱塑性材料成 細絲而形成，而擠出的細絲的直徑接著可迅速減小。
如本文中所用，"融吹纖維" 一詞意指借助經由多個細(通常為圓 形)沖模毛細管擠出熔融的熱塑性材料成為熔融股線或細線進入漸縮高 速加熱氣體(例如，空氣)流中，其使熔融的熱塑性材料的細線變細以減 少其直徑，其可被減少至微纖維直徑(平均微纖維直徑不大于約100微 米，例如具有約0.5微米至約50微米的平均直徑，更特別地，微纖維
可具有約4微米至約40微米的平均直徑)。
如前文所述，根據本發明，復合袋或套袋的一部份包括氣體實質
不能穿透片材，該氣體實質不能穿透片材包含具有密度小于0.94g/cm3 的聚烯烴的第一層，該第一層置于包含高密度聚烯烴且具有至少 0.94g/cn^的密度的第二層及第三層間。圖1A-1B說明該片材15，其由 將第一低-密度核心層ll置于高-密度聚烯烴材料的第二層12及第三層 13間而組成。每一層11-13分別具有二表面，11A-11B、 12A-12B及 13A-13B。圖1A顯示三層11-13的組成視圖。這些層11-13優選為沿 其表面熱結合，即，第一層11的一表面IIA粘合至第二層12的一表 面12B，且第一層11的另一表面11B粘合至第三層13的一表面13A， 以形成具有第一表面15A及第二表面15B的實質連續的復合片材15， 如圖1B中所示。可使用任何合適的加熱方法如在平臺間層壓加熱法或 其相似法，以形成復合片材15，在該加熱期間可選擇同時使用壓力來 協助。此加熱優選在足以熔融至少一部份的第一核心層11的溫度下進 行以獲得沿接觸層11、 12及11、 13的各自表面IIA、 12B及IIB、 13A 的材料的互相滲透。該制成的片材15適于局部接合(優選以加熱方式) 至氣體可穿透第一片材以形成袋或套袋30，如圖2A-2C中所示。在一 實施例中，層11-13包括40微米厚度的ULDPE第一層11粘合于30 微米厚度的HDPE第二及第三層12、 13間。在另一實施例中，層11-13 包括50微米厚度的ULDPE第一層11粘合于50微米厚度的HDPE第二及第三層12、 13。
圖2A說明氣體可穿透片材20及氣體不能穿透復合片材15組合而 成的可滅菌袋或套袋30的前視圖。如圖2A所示，袋30包括相鄰于其 周邊的局部密封32、 34、 36，留下沿該袋30的第四邊為二層未密封， 此允許被滅菌的物件被插入至由二片材15、 20間形成的內腔40(如圖 2B中所示)中。圖2B為說明沿圖2A的袋或套袋30沿線"B" - "B" 線的截面圖且顯示相鄰于袋或套袋下側的密封32。圖2C說明圖2A-2B 圖的袋或套袋30的前視圖，但該袋進一步包含相鄰于其第四側的密封 38，以密封內腔40(如圖2B中所示)及任何置于內腔40的被滅菌物件(未 示出)。此制成的袋或套袋30允許氣體或蒸氣(例如，蒸氣、環氧乙烷 等)經過多孔片材20穿透至內腔40，但實質不穿透細菌及類似的微生 物的污染物。此微生物的不穿透性即使在袋于至少125"溫度的高壓釜 蒸氣滅菌下仍能被保持，因為復合層15在此條件下具有高度抗針孔形 成性。
申請人進行多種測試以比較每一具有完全由HDPE組成的最初不 可穿透片材的可蒸氣滅菌袋("傳統袋")的完整性與根據本發明的每一 具有不可穿透復合片材與較低密度核心層的可蒸氣滅菌袋("本發明袋") 的比較。
比較測試作以三種由不同起始材料組成但具有相同構造的可蒸氣 滅菌袋各二十個進行。第一袋形式("傳統袋1")包括厚度為110-260 微米(依據制造商規格)的可穿透DuPont TyvekTM級S-1073B紡粘聚乙 烯片材，其以至少1.5毫米寬密封局部地及周邊地粘合至27微米厚的 HDPE的三層式、表面粘合層組成的片材上。第二袋形式("本發明袋1") 包括相同的可穿透DuPont TyvekTM級S-1073B紡粘聚乙烯片材，但其 局部地且周邊地粘合至一片材上，該片材由40微米厚度UDLPE層夾 在且表面粘合于二30微米厚度的HDPE層間組成。第三袋形式("本發 明袋2")包括相同的可穿透DuPont TyvekTM級S-1073B紡粘聚乙烯片材，但其局部地且周邊地粘合至一片材上，該片材由50微米厚度
UDLPE層夾在且表面粘合于二 50微米厚度的HDPE層間組成。全部 60個袋子進行高壓釜蒸氣滅菌作用，其包括在真空應用后接著導入約 125。C蒸氣。在滅菌作用之后，所述袋在預期的氣體不能穿透片材上進 行針孔測試。在20個"傳統袋l"型式的樣品中，發現IO個袋在HDPE 片材上形成針孔。相對地，在所有剩余的40個試樣中未發現針孔，其 包括"本發明袋l"的20個袋及"本發明袋2"的20個袋。
進行另一可蒸氣滅菌袋中雙重包裝物件的袋型式的比較，即，每 一物件置于內部可蒸氣滅菌袋，而每一內部可蒸氣滅菌袋置于外部可 蒸氣滅菌袋中。二型式袋各制作10個雙重袋試樣。 一袋型式(傳統袋 2)包括可穿透DuPont TyvekTM級S-1073B紡粘聚乙烯片材，其局部地 及周邊地粘合至HDPE的三夾層且表面粘合層組成的片材上。另一袋 形式("本發明袋3")包括相同的可穿透DuPont TyvekTM級S-1073B紡粘 聚乙烯片材，其粘合至由ULDPE核心層夾在及表面粘合至二層HDPE 間而組成的氣體不能穿透片材。在每一情況中，待滅菌物件置于雙重 袋的應用形式中--不論是"傳統袋2"或"本發明袋3"-以制作雙重袋試 樣。每一含有物件的雙重可蒸氣滅菌袋進行在相同的高壓釜122.(TC下 60分鐘的滅菌作用循環。在蒸氣滅菌作用循環完成后，含有物件的袋 置入運送箱中且進行ISTA 1A掉落及振蕩測試(包括根據ASTM D 999-01的裝置部份的振動測試及根據ASTM D 5276-98的裝置部份的 自由落體測試)。此后，物件由袋中取出，且在袋的想要不穿透的部份 進行針孔及拉伸力測試。所有測試的袋皆通過拉伸力測試的至少 20N/15mm的可接受標準。在任何前述的內袋中未發現有針孔形成。但 在前述的外袋中，IO個傳統型式袋中的7個(g卩，70%)被報道氣體不能 穿透片材呈現針孔，同時"本發明袋3"型式的氣體不能穿透片材未(即， 0%)呈現任何針孔。
此制成的袋或套袋30非常適于蒸氣滅菌作用，雖然在多層片材2 中使用低密度聚烯烴材料，因為此制成的片材2與由HDPE組成的片材相比具有增進的撓性，且因此可抗拒針孔的形成。
基于Huynen的'745及'755專利教導，對于非穿透性的多層片材 的合適的密度范圍為介于0.94至0.96g/cm3間，且基于許多低密度聚烯 烴(例如，低密度聚乙烯)材料具有太低的軟化溫度以致無法承受在約 125"C或更高的蒸氣滅菌作用的事實，驚訝的發現，本發明的優點在于 可蒸氣滅菌袋的氣體不能穿透片材中并有低密度聚乙烯的復合片材不 僅為可使用的，且在消除針孔特點上亦賦予實質改進效能，此針孔在 蒸氣滅菌作用期間可能產生。
雖然本文已配合本發明的特定方面、特征及示范性實施例詳述如 上，但可了解本發明的實用性并未因此而受限，且本領域技術人員可
基于本發明公開內容的教導而延伸及涵蓋多種其它變化、修改及可替 代性的實施例。因此，本文中所請求的本發明范圍應寬廣地說明及解 釋，以涵蓋在本發明精神及范疇內的所有變化、修飾及可替代性實施 例。
權利要求
1.復合袋或套袋，其包括第一片材，其包括適于允許滅菌氣體或蒸氣通過但細菌實質不能穿透的聚烯烴材料；及第二片材，其包含多個結合層，該結合層包括置于第二層及第三層間的第一層，該第一層包含聚烯烴且具有小于0.94g/cm3的密度，該第二層及第三層包含高密度聚烯烴且具有至少0.94g/cm3的密度；其中該第一片材及該第二片材為彼此局部熱熔接以形成界定內腔的袋或套袋，該內腔適于容納物件。
2. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中該第一片材包括紡粘或熔 粘聚烯烴片材材料。
3. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中該第一片材包括紡粘或熔 粘聚乙烯片材材料。
4. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中在該第二片材中的該第一 片材為周邊密封，以界定適于容納物件的內腔。
5. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中該第一層包括低密度聚乙烯。
6. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中該第一層包括茂金屬線性 低密度聚乙烯。
7. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中每一該第二層及該第三層 包括密度介于約0.94g/cm3到約0.96g/cm3范圍內的高密度聚乙烯。
8. 如權利要求l所述的袋或套袋，其中該第二層的熔融溫度低于,125 °C。
9. 一種方法，其包括熱結合多個(1)第一片材至(2)多個氣體實質不能穿透第二片材，該 第一片材包括適于允許滅菌氣體或蒸氣通過但細菌實質不能穿透的聚 烯烴材料，該第二片材包含多個結合層，該結合層包括置于第二層及 第三層間的第一層，該第一層包含聚烯烴且具有小于0.94g/cmS的密度， 該第二層及第三層包含高密度聚烯烴且具有至少0.94g/cm3的密度，以 形成多個各自且周邊密封的復合袋，每一袋具有適于容納物件的內腔， 該多個第二片材為細菌實質不能穿透的；及將多個袋進行高壓釜蒸氣滅菌過程，包括將該多個袋的每一袋暴 露于溫度為至少約125'C的蒸氣中達足夠時間，以對內腔及置于其內的 內容物滅菌；其中，接著蒸氣滅菌步驟之后，每一第二片材保持為無針孔且細 菌實質不能穿透的。
10. 如權利要求9所述的方法，其中該多個袋包括至少IO個袋。
11. 如權利要求9所述的方法，其進一步包含步驟熱結合該第 一層、該第二層及該第三層，以形成該多個第二片材。
12. 如權利要求9所述的方法，其中該多個第一片材包括紡粘或 熔粘聚烯烴片材。
13. 如權利要求12所述的方法，其中該多個第一片材包括聚乙烯。
14. 如權利要求9所述的方法，其中該第一層包括低密度聚乙烯。
15. 如權利要求14所述的方法，其中該低密度聚乙烯包括茂金屬 線性低密度聚乙烯。
16. 如權利要求9所述的方法，其中該第二層及該第三層包括密度介于約0.94g/cm3到約0.96g/ci^范圍內的高密度聚乙烯。
17. 如權利要求9所述的方法，其中該第二層的熔融溫度低于125。C。
18. 如權利要求9所述的方法，其中該蒸氣滅菌步驟包括施用低于大氣壓的壓力至該多個袋。
全文摘要
本發明公開了一種在溫度為至少約125℃的可滅菌復合袋或套袋，其包括第一片材，其包含氣體能穿透但細菌不能穿透的聚烯烴材料；第二片材，其包含置于第二層及第三層間的第一層，該第一層包含聚烯烴且具有小于0.94g/cm³的密度，該第二層及第三層包含高密度聚烯烴且具有至少為0.94g/cm³的密度，該第一片材及該第二片材為彼此局部熱熔接以形成界定內腔的袋或套袋，其中該內腔適于容納物件。本發明另外公開了一種方法，其包括熱粘合這些層以形成多個袋；及將該多個袋進行高壓釜蒸氣滅菌過程，其中每一第二片材在之后保持為無針孔且細菌實質不能穿透的。
文檔編號B65D30/08GK101516738SQ200780035558
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月24日 優先權日2006年9月25日
發明者史蒂文·瓦恩哈梅爾 申請人:高級技術材料公司