**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Procédé de stérilisation d'une surface par la mise en contact de la surface avec un agent de stérilisation, caractérisé en ce que l'on met en contact la surface avec un plasma de gaz à basse température contenant au moins 10 mg/l d'un aldéhyde sous une pression sousatmosphérique.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aldéhyde est un aldéhyde acyclique saturé ou insaturé ou hétérocyclique, tel que le formaldéhyde, I'acétaldéhyde, le glyoxal, le malonaldéhyde, le propionaldéhyde, le succinaldéhyde, le butyraldéhyde, le glutaraldéhyde, le 2-hydroxyadipaldéhyde, I'acroléine, le crotonaldéhyde, le benzaldéhyde ou le furfural.
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le plasma de gaz est produit par une excitation électromagnétique d'un gaz qui est de l'oxygène, de l'argon, de l'hélium, de l'azote, du dioxyde de carbone, de l'oxyde d'azote ou un mélange de deux ou plusieurs de ces gaz.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue l'excitation électromagnétique en utilisant des décharges électromagnétiques dans la gamme des hautes fréquences de 1 à 100 MHz ou dans la gamme des micro-ondes de 100 à 300 000 MHz.
5. Procédé suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le plasma de gaz est confiné à l'intérieur d'une chambre étanche aux fluides et en ce que la densité du champ électromagnétique dans la chambre est d'au moins 0,001 W/cm3.
6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on amène l'aldéhyde à un plasma de gaz formé de façon continue en mélange avec un gaz porteur qui est un précurseur du plasma de gaz.
7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plasma de gaz contient au moins un agent biocide vaporisé.
8. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'on amène l'aldéhyde à un plasma de gaz produit de façon continue à partir d'une source de cet aldéhyde placée dans la chambre.
La présente invention est relative à une stérilisation gazeuse par le traitement d'objets ou de matières avec un produit chimique à l'état gazeux ou de vapeur, de manière à détruire tous les micro
organismes avec lesquels ils ont été infectés. La nécessité de mettre
au point un procédé de stérilisation de ce type provient de l'utilisation d'un grand nombre d'articles qui ne peuvent pas être soumis à
une stérilisation par la chaleur, par rayonnement ou au moyen d'un produit chimique liquide.
En pratique, seuls deux gaz ou vapeurs ont été utilisés dans le
commerce à une grande échelle dans-le but de stériliser des surfaces,
et ce sont les vapeurs de formaldéhyde et les gaz d'oxydes d'éthy
lène. Toutefois, chacun de ceux-ci présente des inconvénients.
Les vapeurs de formaldéhyde ont été utilisées comme fumigène
depuis plusieurs dizaines d'années dans les domaines hospitaliers, de
l'agriculture et de l'industrie. Les limites de cette technique sont
nombreuses. Pour tuer des spores bactériennes aérobies et anaéro
bies résistant à la température ambiante, il est nécessaire d'avoir au
moins un temps de contact de 24 h avec une vapeur ayant au moins
70% d'humidité relative. Ce type de vapeur est extrêmement corrosif
et les fumées sont très irritantes. Il est également très difficile de
maintenir un degré élevé de formaldéhyde gazeux puisque le CH2O
n'est stable à des concentrations élevées qu'à des températures am
biantes ordinaires, le formaldéhyde gazeux se polymérise rapidement
et il se dissout aisément en présence d'eau.
C'est ainsi qu'une stérili
sation gazeuse avec du formaldéhyde peut être envisagée comme mal
appropriée puisque l'introduction de formaldéhyde gazeux dans un
espace fermé sert essentiellement de mécanisme pour distribuer soit
des pellicules d'humidité dans lesquelles le formaldéhyde se dissout, soit des polymères de formaldéhyde solides sur la totalité des surfaces disponibles dans l'espace fermé. Des résultats très inconsistants et quelquefois contradictoires ont été rapportés lors de la désinfection d'hôpitaux, de chambres de malade, de literies, etc., ainsi que dans les applications en agriculture, par exemple lors de l'assainissement d'oeufs ou de piscicultures.
La vapeur de formaldéhyde a une capacité de pénétration très faible et, si on l'utilise dans une atmosphère contenant des traces d'acide chlorhydrique, elle peut produire rapidement, à 70"C et à une humidité relative de du bis(chlorométhyl)éther, qui est un agent cancérigène.
Pour réduire au minimum les inconvénients susmentionnés dans les applications en milieu hospitalier, un nouveau procédé a été récemment mis au point, qui combine l'utilisation de vapeur sousatmosphérique et de gaz formaldéhyde à 180"C en autoclaves. Ce procédé est censé tuer la plupart des micro-organismes sporulés aux concentrations normalement rencontrées dans la pratique hospitalière, tout en diminuant les résidus d'aldéhyde sur les instruments. Il requiert un temps d'exposition de 2h avec une concentration en formaline de 8 g/28,3 dm3 d'autoclave. Toutefois, malgré le temps de contact prolongé et la température relativement élevée, le procédé ne satisfait pas aux exigences extrêmement sévères de l'essai sporicide
AOAC (Association of Official Analytical Chemists) des Etats-Unis d'Amérique.
D'après ce qui précède, il apparaît que les vapeurs de formaldéhyde, en dehors de leur toxicité et de leurs caractéristiques irritantes, sont difficiles à manipuler à la température ambiante et ne constituent pas une méthode rapide et sûre pouvant être utilisée d'une manière satisfaisante dans la plupart des applications hospitalières et industrielles.
Au cours des deux dernières décennies, L'oxyde d'éthylène (ETO) s'est montré la méthode de stérilisation gazeuse la plus populaire dans le domaine à la fois des hôpitaux et de l'industrie. Bien qu'initialement l'oxyde d'éthylène semblât une technique idéale pour remplacer les fumigènes à base de formaldéhyde, de très sérieuses limitations dues à sa toxicité ont récemment attiré l'attention des autorités en matière de santé.
La durée moyenne nécessaire pour stériliser des instruments médicaux dans une unité d'oxyde d'éthylène est de 180 min à 130"C, mais elle doit être suivie d'une longue période de dés aération. Par exemple, la durée de désaération pour des dispositifs médicaux se
situe entre 2 et 8 h dans un désaérateur, mais elle oscille entre 1 et
8 d à la température ambiante. Sur les gants de caoutchouc, les résidus peuvent brûler les mains; sur les tubes transportant le sang, ils endommageront les globules rouges qui provoqueront une hémo
lyse. Les tubes trachéaux qui ne sont pas aérés d'une façon appro
priée peuvent provoquer une trachéite ou une nécrose des tissus.
A côté des dangers dus à la toxicité des résidus d'oxyde d'éthy
lène, d'autres accidents ont été rapportés à cause des caractéristiques
explosives de l'oxyde d'éthylène pur. Des quantités aussi faibles que
3% de vapeur d'oxyde d'éthylène dans l'air aideront à la combus
tion et présenteront un caractère explosif si elles sont enfermées.
Pour résoudre ce problème, divers gaz diluants tels que le CO2 ou
des hydrocarbures fluorés ont été mélangés avec l'oxyde d'éthylène
dans certaines formulations du commerce.
Par conséquent, il apparaît que la stérilisation par l'oxyde
d'éthylène a été largement utilisée non parce que celui-ci était un sté
rilisant idéal, mais plutôt parce qu'il semblait ne pas y avoir d'autre méthode de stérilisation gazeuse capable d'engendrer une action
sporicide aussi rapide, sans présenter d'inconvénients du point de
vue toxicologique ou de l'environnement.
La présente invention prévoit une alternative à la stérilisation
par l'oxyde d'éthylène, avec les avantages d'une action sporicide
plus rapide, sans période de désaération, sans résidu toxique et sans
risque d'explosion. De plus, la présente invention prévoit un procédé
plus économique du point de vue de la mise en oeuvre et des coûts
d'investissement, lorsque l'on compare le volume de matière traitée
par unité de temps.
On prévoit, suivant la présente invention, un procédé de stérilisa
tion d'une surface qui consiste à mettre en contact la surface avec un plasma de gaz à basse température contenant au moins 10 mg/l d'un aldéhyde sous une pression sous-atmosphérique.
Le terme de stérilisation tel qu'utilisé ici se réfère à une action sporicide contre Bacillus subtilis ATCC (American Type Culture
Collection) 19659 et Clostridium sporogenes (ATCC 3584), parce que ceux-ci représentent les micro-organismes résistants utilisés dans l'essai de stérilisation aux fumigènes suivant les exigences du AOAC (OfficiaI Method of Analysis of the Association of Official Analytical Chemist, 12e édition, nov. 1975). La destruction de ces deux espèces résistantes de spores par le processus AOAC mène automatiquement à la destruction d'autres micro-organismes moins résistants, tels que les mycobactéries, les virus non lipidiques et de petite dimension, les virus lipidiques et de dimension moyenne, ainsi que les bactéries végétatives.
Une meilleure compréhension du mécanisme sporicide d'un plasma de gaz à basse température suivant la présente invention peut être obtenue en considérant la structure physique d'une spore fortement résistante.
La fig. I représente la structure caractéristique d'une spore bactérienne type. La spore bactérienne type est entourée d'un exospore qui est un sac inconsistant propre à certaines espèces de Spores, et qui possède, de l'extérieur vers l'intérieur, successivement: a) des couches multistratifiées contenant des protéines riches en disulfure (-S-S-), b) une enveloppe corticale épaisse qui contient la muréine polymère (ou peptidoglycan), c) une membrane plasmatique, et d) un noyau ou protoplaste sporal.
La première ligne de résistance de la spore aux agents exogénes est constituée par les couches extérieures protéiques qui contiennent des protéines du type kératine. La stabilité des structures kératiniques est due au grand nombre de liaisons transversales de valence principale (liaisons de disulfure) et de liaisons transversales de valence secondaire (liaisons d'hydrogène) entre des chaînes de polypeptide voisines. Les protéines du type kératine sont, d'une manière caractéristique, fortes, insolubles dans les solutions salines aqueuses ou dans les solutions acides et basiques diluées, et sont résistantes aux enzymes protéolytiques et à l'hydrolyse. C'est ainsi que les couches extérieures stratifiées sont plutôt inertes et jouent un rôle prédominant dans la protection de la spore contre les agents exogénes.
Elles semblent jouer un rôle important dans l'action sporicide grâce à des modifications physiques ou chimiques de la diffusion des molécules, des atomes excités ou des radicaux sporicides à l'intérieur du protoplaste du micro-organisme.
Pour modifier les couches extérieures multistratifiées et pour permettre ainsi une plus forte pénétration et d'autres interactions possibles dans les régions critiques du cortex ou du protoplaste, il y a lieu de choisir un agent très actif, et on a constaté qu'un plasma de gaz ionisé est un excellent véhicule pour fournir des atomes, des radicaux libres et des molécules réactifs qui modifieront d'une façon sensible les couches protectrices des bactéries, des champignons et des spores. La présence de petites quantités de vapeur d'aldéhyde dans le plasma de gaz non oxydant à basse température, ionisé, suivant la présente invention, conduit à la destruction des micro-organismes sporulés et non sporulés.
Suivant la présente invention, les objets à désinfecter sont exposés à un plasma de gaz à basse température ensemencé avec une quantité d'un aldéhyde d'au moins 10 mg/l sous une pression sousatmosphérique, ordinairement un aldéhyde saturé ou insaturé, hétérocyclique, aromatique. Le plasma de gaz est un gaz partiellement ionisé composé d'ions, d'électrons et d'espèces neutres.
Le plasma gazeux à basse température peut être formé par des décharges électriques gazeuses. Dans une décharge électrique, les électrons libres gagnent de l'énergie provenant du champ électrique imposé et perdent cette énergie par des collisions avec les molécules de gaz neutres. Le processus de transfert d'énergie mène à la formation d'une série de produits fortement réactifs comprenant des atomes métastables, des radicaux libres et des ions.
Pour qu'un gaz ionisé produit dans une décharge électrique puisse être appelé au sens propre un plasma, il est nécessaire que les concentrations des porteurs de charge positive et négative soient approximativement égales. Les plasmas utilisés dans la présente invention sont des plasmas à décharges luminescentes et sont également appelés plasmas de gaz à basse température. Ce type de plasma se caractérise par des énergies électroniques moyennes de i à 10 eV et par des densités électroniques de 109 à 1012/cl3. Contrairement aux conditions rencontrées dans les arcs ou les jets de plasma, les températures des électrons et du gaz sont très différentes à cause du manque d'équilibre thermique. Dans une décharge luminescente, la température des électrons peut être 100 fois plus élevée que la température du gaz.
Cette propriété est importante lorsque l'on stérilise les surfaces de matières thermiquement sensibles.
Dans les plasmas de gaz à basse température utilisés dans le cadre de la présente invention, on peut distinguer deux types d'éléments réactifs, c'est-à-dire ceux qui se composent d'atomes, d'ions ou de radicaux libres et ceux qui sont constitués par de petites particules à haute énergie, telles que les électrons et les photons. Dans les décharges luminescentes, une grande quantité de rayonnement ultraviolet (UV) est toujours présente. Les photons à haute énergie des rayonnements ultraviolets (3,3 à 6,2 eV) produiront des effets sporicides ou bactéricides importants parce qu'ils correspondent à un maximum d'absorption par l'ADN (acide désoxyribonucléique) et d'autres acides nucléiques.
Toutefois, dans le cas des spores qui peuvent atteindre 1 mm de diamètre, L'énergie des photons peut être rapidement dissipée par les différentes couches des spores, et cela peut limiter les réactions photochimiques vers les couches extérieur res. L'énergie des photons est plutôt limitée à des modifications superficielles des couches minces et se montre, par conséquent, plus efficace lorsque l'on traite les bactéries non sporulées les plus petites.
Dans le cas de spores très résistantes, L'action des photons peut contribuer à une modification partielle de la couche de protéines riches en disulfure et à faciliter ainsi la diffusion de radicaux libres, d'atomes ou de molécules excitées à l'intérieur de la région du noyau.
Dans la présente invention, de petites quantités de monoméres d'aldéhyde vaporisés et les radicaux libres présents dans un plasma gazeux à basse température peuvent accroître l'activité biocide globale d'un plasma gazeux.
Le mécanisme exact grâce auquel on atteint une activité sporicide accrue en utilisant le courant de plasma ensemencé par un aldéhyde n'est pas totalement compris, mais certains mécanismes peuvent être pris en considération. Par exemple, grâce à la présence d'oxygène atomique ou excité dans la phase gazeuse, les aldéhydes peuvent produire des époxydes réactifs d'une durée de vie très courte et d'autres produits intermédiaires et radicaux libres qui peuvent réagir mutuellement avec un grand nombre de protéines et de groupes d'acides nucléiques dans les couches extérieures et améliorer par conséquent la diffusion des groupes biocides.
L'étape éventuelle suivante dans la diffusion des groupes biocides est la pénétration à l'intérieur de la couche de cortex dont le composant majeur est la muréine polymère (ou peptidoglycan). La muréine est une grande molécule, comportant des liaisons transversales, réticulaire. Une attaque conjuguée par de l'oxygène atomique et des radicaux aldéhyde sur le polymère agite rapidement et modifie la structure serrée du polymère de la couche de cortex, en conduisant à sa destruction.
De plus, il y a la possibilité de modifier le parcours hypothétique de la synthèse d'acide dipicolinique par les aldéhydes. On pense depuis longtemps que, puisque le calcium et l'acide dipicolinique (ADP) se produisent dans les spores en quantités sensiblement équimolaires, ils forment un seul complexe dont le rôle est capital dans la résistance des spores. L'endroit exact du sel de calcium dans les spores est un problème qui reste à résoudre. L'accès rapide des aldéhydes dans le cortex, principalement à la suite de l'oxydation par le plasma gazeux, peut favoriser le blocage des groupes d'amine du ss- semialdèhyde aspartique, en entravant ainsi directement la synthèse d'acide dipicolinique.
Ce dernier mécanisme peut expliquer pourquoi de courtes expositions à un plasma de gaz en présence d'aldéhydes peuvent rapidement détruire des spores ou leurs capacités de germination. Le procédé d'ensemencement au moyen d'aldéhydes de la présente invention conduit à un temps de contact plus court dans le plasma gazeux pour réaliser un effet sporicide, comparativement à d'autres processus de stérilisation en phase gazeuse.
L'action biocide du plasma gazeux ensemencé par un aldéhyde à basse température est quelquefois tellement rapide, par exemple de moins de 10 min, que la possibilité de provoquer des réactions à l'intérieur du noyau ou du protoplaste est plutôt faible. La partie centrale de la spore est fonctionnellement un bourgeon végétatif, qui contient le caractère héréditaire, un système de synthèse de protéines, les enzymes nécessaires à provoquer la synthèse de nouvelles enzymes et matières structurales et, probablement, des réserves pour l'apport d'intermédiaires d'énergie. Les modifications apparaissant dans les couches extérieures, le cortex et les membranes de plasma sont suffisantes pour expliquer totalement les résultats biocides obtenus dans le cadre de la présente invention.
Les références précédentes relatives aux phénomènes d'oxydation dans un plasma gazeux ne sont pas limitées à l'utilisation d'oxygène pur sous la forme d'un gaz ionisé, mais englobent également l'utilisation de gaz contenant de l'oxygène tels que l'air, le dioxyde de carbone et le
N2O. Bien qu'ils ne soient pas aussi rapides que les plasmas d'oxydation, un gaz noble, tel que l'argon ou l'hélium, ou des plasmas azotés, peuvent être ensemencés avec des aldéhydes pour diminuer la période de stérilisation.
La présente invention permet, par conséquent, de réaliser une réduction considérable de la période nécessaire pour tuer les spores par rapport aux valeurs observées dans les plasmas gazeux oxydants et non oxydants traditionnels. Pendant que des ions excités, des molécules de gaz et des photons modifient les couches protectrices des spores, les radicaux d'aldéhyde actifs pénètrent les structures changeantes et provoquent de nombreuses réactions létales supplémentaires qui accélèrent le processus d'anéantissement.
Une durée de stérilisation des surfaces plus rapide conduit à un procédé plus économique et procure la possibilité de manipuler un grand nombre de matières fortement sensibles à la chaleur, qui peuvent être dégradées par une exposition prolongée au plasma gazeux, même à des températures élevées en dessous de 100"C. On n'observe aucun résidu corrosif ou toxique important lorsque l'on ajoute des aldéhydes à un plasma gazeux.
Pour obtenir un plasma gazeux du type requis dans la présente invention, le gaz porteur peut être excité par l'une des deux méthodes haute fréquence différentes existantes. La première méthode consiste en une technique à décharge inductive ou du type annulaire, tandis que la seconde méthode consiste en une technique à décharge capacitive ou à plaques parallèles. La zone de traitement consiste toujours en une chambre de verre, de matière plastique ou d'aluminium maintenue sous une pression sous-atmosphérique, générale.
ment une pression de 13 à 1333 Pa, dans laquelle une circulation contrôlée de gaz et de vapeur d'aldéhyde est constamment en mouvement sous l'aspiration continue d'une pompe à vide. Pour exciter les gaz et les vapeurs dans la zone de traitement, l'énergie haute fréquence délivrée par un générateur est couplée par l'intermédiaire d'une bobine d'induction enroulée autour de la chambre de traitement ou au moyen de plaques de décharge capacitive placées à l'ex térieur de la chambre ou des entrées de la chambre. Lors de la mise en fonctionnement, la luminescence de la décharge haute fréquence peut être réalisée de manière à s'étendre pratiquement dans la totalité de la chambre de traitement. Dans certains cas, les électrodes peuvent être placées dans la chambre de traitement.
Il y a un grand nombre de manières de concevoir un circuit électronique pour rendre optimal le couplage d'énergie à haute fréquence dans le gaz de déchargement. Une optimalisation du couplage d'énergie, qui peut atteindre jusqu'à 90%, peut être réalisée en adaptant l'impédance de la charge de gaz à l'impédance du circuit de sortie des plaques de l'amplificateur et de la bobine du réservoir. La meilleure adaptation de l'impédance est réalisée au moyen d'un procédé de syntonisation qui consiste à ajuster des condensateurs variables dans un réseau d'adaptation à basse impédance relié par des câbles coaxiaux entre la chambre du réacteur et le générateur.
Suivant des conceptions plus récentes, la chambre de traitement et le générateur de puissance relativement basse sont couplés directement par l'intermédiaire de connecteurs à haute impédance. Cela élimine le réseau de basse impédance complexe et simplifie le système électronique. Pendant le couplage de puissance au plasma de gaz, une petite quantité de puissance est toujours perdue à cause des effets thermiques. Il y a également une certaine quantité de puissance qui est à nouveau réfléchie vers le générateur. Pour connaître l'efficacité avec laquelle on décharge de l'énergie dans le gaz, on introduit souvent un wattmètre à haute fréquence dans le circuit électronique pour régler la différence entre la puissance introduite et la puissance réfléchie.
Le générateur de plasma gazeux fonctionne généralement aux alentours de 13,5 MHz, mais les fréquences de l'ordre de 1 à 30 MHz sont également satisfaisantes, et elles peuvent même aller jusqu'à 100 MHz.
Le plasma gazeux peut également être formé à des fréquences supérieures dans la région des micro-ondes, avec des fréquences allant de 100 à 300 000 MHz. Une fréquence de micro-ondes préférée du point de vue pratique est de 2450 MHz. Dans la région des microondes, les espèces atomiques ou les espèces moléculaires excitées ont une durée d'existence plus longue que celle des espèces formées aux hautes fréquences et elles peuvent subsister sur une distance appréciable vers l'aval dans la région sans luminescence. Cela représente un avantage du point de vue analytique, mais cet avantage est également contrebalancé par le circuit électronique plus compliqué et, par conséquent, plus coûteux requis.
Lorsque l'on utilise un processus d'excitation d'un gaz par micro-ondes, la chambre de traitement est ordinairement conçue sous la forme d'une cavité, le générateur est généralement un dispositif du type magnétron et l'énergie électroma gnétique est envoyée par des guides d'ondes ordinaires.
Compte non tenu de la fréquence d'excitation du gaz, on a observé que la présence de petites quantités de vapeurs d'aldéhyde dans le plasma gazeux réduit considérablement le temps nécessaire pour tuer ou anéantir les bactéries sporulées et non sporulées.
Des détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
la fig. 2 est une représentation schématique d'un appareil destiné à stériliser différents objets hospitaliers pouvant être jetés d'une manière semi-continue;
les fig. 3 et 3A sont des vues en coupe de la chambre de stérilisation de la fig. 2, et
la fig. 4 est une représentation schématique d'une autre forme de chambre de stérilisation utilisant des fréquences de micro-ondes.
En se référant aux dessins annexés, la fig. 2 illustre les éléments d'un système de plasma ensemencé à basse température (appelé ciaprès PEBT) utilisé pour la stérilisation d'une manière semicontinue de différents articles hospitaliers pouvant être jetés. Le système comprend une chambre de traitement 1 du type tunnel, comportant une porte 2 à chaque extrémité, seule la porte 2 au côté entrée à main gauche étant représentée. Les objets pouvant être jetés ou ne pouvant pas être jetés, par exemple des bouteilles en matière plastique de solutions parentérales ou ophtalmologiques, sont chargés dans la chambre-tunnel cylindrique au moyen d'un système du type transporteur sur rail automatique ordinaire (non représenté). Après le chargement, les portes avant et arrière 2 sont fermées automatiquement au moyen d'un système mécanique commandé électriquement 3.
La chambre-tunnel de traitement chargée 1 est ensuite soumise à un vide pour y former une pression sousatmosphérique, au moyen d'un système de conduit à vide 4 relié à un piège 5 et à une pompe à vide 6. La pression sous-atmosphérique est d'une manière générale d'environ 13 à 1333 Pa à l'intérieur de la chambre de traitement entière 1.
Le gaz à ioniser est ensuite délivré à partir d'un conduit ou d'une bouteille de gaz comprimé 7, la pression et le débit étant réglés par des jauges de pression et par une vanne à pointeau ou à membrane à débit constant 8. Des vapeurs d'aldéhyde sont ajoutées à la circulation de gaz à partir d'un récipient 9 en laissant le gaz barboter dans l'aldéhyde liquide et entraîner les vapeurs d'aldéhyde. Un débitmètre 10 est introduit entre le récipient à aldéhydes 9 et l'entrée menant à la chambre-tunnel 1. Le mélange de gaz et de vapeur est produit dans un conduit creux 11 pourvu d'un grand nombre de petits trous placés d'une façon appropriée pour une distribution régulière dans la chambre-tunnel.
Après avoir enlevé la plus grande partie de l'air dans la chambretunnel 1, le mélange de gaz/vapeur est libéré dans la zone de traitement. La circulation de gaz/vapeur d'aldéhyde est ajustée suivant la dimension et le volume du tunnel 1. La formation de plasma est ensuite provoquée par une adaptation d'impédance appropriée avec des commandes inductives et capacitives, en utilisant une bobine haute fréquence 12 qui fait partie d'un circuit électrique comprenant un réseau d'adaptation 13, un wattmètre de puissance 14 et un générateur à haute fréquence 15 transformant un courant alternatif normal en haute fréquence de 13,56 MHz.
Le générateur à haute fréquence 15 utilisé pour entretenir une décharge de plasma doit être capable de résister à de fortes variations dans l'impédance de la charge, et comprend essentiellement une alimentation en courant direct, un oscillateur haute fréquence commandé par cristal et un amplificateur-tampon à état solide. L'amplification finale est réalisée par un amplificateur de puissance conçu autour d'un tube de puissance pour accepter de fortes variations dans l'impédance de la charge. Suivant le type d'installation, une seule bobine d'induction s'étendant sur la longueur entière du tunnel peut être commandée à partir d'un seul générateur de puissance, ou bien une série de sections de bobine plus petites peuvent être exploitées à partir de plus petits générateurs haute fréquence du type modulaire.
Au cours d'une excitation à haute fréquence, une séparation continue de la circulation de plasma de gaz est effectuée sur la période de temps réactionnelle requise pour réaliser une stérilisation totale, ordinairement de 5 à 20 min. L'excitation à haute fréquence est ensuite fermée automatiquement, la circulation de gaz est interrompue et la pompe à vide est arrêtée. De l'air est introduit automatiquement dans la chambre-tunnel 1 par l'intermédiaire d'une vanne à deux voies 16. Les deux portes d'extrémité sont ouvertes électromécaniquement et le récipient à échantillons est expulsé automatiquement hors du tunnel sur un système de coulissement par rail. La chambre-tunnel 1 est ensuite prête pour stériliser une nouvelle charge.
La durée totale du cycle de stérilisation prend, d'une manière générale, entre 10 et 30 min suivant le type de matière traitée et le niveau de sortie de la puissance.
Les fig. 3 et 3A représentent respectivement des vues en coupe plus détaillée d'une section transversale, longitudinale et latérale, d'une chambre de traitement du tunnel 1 de stérilisation, comme représenté sur la fig. 2. Le tunnel 17 est d'une forme cylindrique autour d'un axe principal et se compose essentiellement de deux conduits cylindriques concentriques 18 et 19 faits d'une matière inerte hautement résistante, telle que du verre ou une matière polymère, par exemple une polysulfone, conduits qui sont maintenus par compression sur des rebords d'extrémité avec des joints toriques du type à silicone 20. Après l'assemblage du conduit interne 19 dans le conduit externe 18, un anneau d'espace creux 21 est créé dans lequel on crée un vide et une pression sous-atmosphérique au moyen d'une aspiration par une pompe à vide au travers des ouvertures inférieures 22.
Pour permettre la formation d'une atmosphère sous-atmosphérique autour des objets à désinfecter, des encoches ou ouvertures 23 sont perforées au fond du cylindre intérieur 19. Les objets à stériliser, par exemple des bouteilles de matière plastique 24 de solutions parentérales, sont placés dans un panier de forme parallélépipédique 45, qui glisse par l'intermédiaire de roues 27 équipées de paliers à rouleaux sur une voie de roulement 25. Au commencement du cycle de stérilisation, les portes avant et d'extrémité 28 et 29 sont ouvertes automatiquement par un dispositif commandé électriquement 30 qui fait tourner la porte de 180 autour de l'articulation 31.
Les portes avant et d'extrémité du tunnel sont généralement faites en une matière polymère absorbant dans l'ultraviolet sombre de ma niera à empêcher la dangereuse émission de photons de s'échapper de la chambre tout en permettant d'observer son intensité maximale luminescente de plasma gazeux. Les joints toriques circulaires 32 aident à obtenir une bonne obturation avec les portes contre l'introduction d'air extérieur. Le mélange de gaz réactif et de vapeur d'aldéhyde est introduit dans le tunnel de traitement par l'intermédiaire d'un petit conduit 33 pourvu d'ouvertures perforées 34. Le petit conduit destiné à l'introduction du gaz et de la vapeur entre dans le tunnel à l'une de ses extrémités et est placé dans la partie supérieure du conduit intérieur 19 pour permettre une diffusion de gaz uniforme sur la longueur entière du tunnel.
Sur la fig. 3, la bobine d'induction à haute fréquence 35 est enroulée autour du corps extérieur principal du tunnel de traitement 17.
La fig. 4 illustre une autre forme de réalisation de l'invention utilisant la gamme de fréquence des micro-ondes allant de 100 à 300 000 MHz. Le dispositif de stérilisation de plasma gazeux à micro-ondes représenté par la fig. 4 se compose d'une enveloppe métallique 35 tout à fait similaire à celles que l'on utilise dans les fours à micro-ondes traditionnels. Les éléments principaux du système de plasma gazeux à micro-ondes à basse température sont logés à l'intérieur de l'enveloppe et comprennent un magnétron 36 qui, au moyen d'un transformateur, d'un redresseur et d'un circuit de champ magnétique contenu dans un bloc d'alimentation 37, convertit le courant alternatif provenant du secteur d'alimentation principal 38 en énergie à micro-ondes.
Le faisceau à haute puissance d'énergie à micro-ondes, d'une manière caractéristique à 2450 MHz, est contenu dans un guide d'ondes 39 et est dirigé contre les palettes 40 d'un ventilateur 41 qui tourne à un faible nombre de tours par minute. Le ventilateur réfléchit le faisceau de puissance, en le faisant rebondir des parois du haut, de l'arrière et du fond de la cavité du four 42. Au fond de la cavité du four 42, une plaque de verre en Pyrex 43 transparente aux micro-ondes est suspendue approximativement à 2,54 cm au-dessus du fond métallique de la cavité de traitement. Les instruments ou la matière 44 dont la surface doit être stérilisée sont placés à l'intérieur d'un récipient 45 scellé, étanche aux gaz, qui est placé dans la cavité du four 42 et qui reste sur la plaque de verre 43.
Le récipient 45 peut être construit en une matière quelconque qui est transparente à l'énergie à micro-ondes, notamment en une matière polymère telle que le polypropylène, le polyéthyléne, le polystyrène ou le Téflon (dénomination commerciale), en papier cartonné, en papier ou bien en une composition de verre spéciale. Le récipient 45 a une forme parallélépipédique avec un couvercle supérieur 46 également en une matière transparente aux micro-ondes.
Le couvercle 46 présente deux ouvertures 47 et 48, chacune étant pourvue d'un robinet d'arrêt ou d'une vanne 49 ou 50 pour permettre la formation du mélange de gaz et de vapeurs d'aldéhyde dans une atmosphère de vide partiel dont la pression se situe entre 13 et 1333 Pa. Le récipient 45 contient deux plateaux 51 qui supportent les objets 44 à stériliser, par exemple les bouteilles de matière plastique pour solutions ophtalmologiques illustrées. Les plateaux 51 sont, d'une manière générale, perforés pour permettre une diffusion plus uniforme du plasma de gaz ionisé. Dans le plateau inférieur, on introduit une coupelle en matière plastique 52 qui contient la solution d'aldéhyde 53 à évaporer. A cause de l'effet thermique des micro-ondes, la solution d'aldéhyde s'évapore graduellement dans le plasma gazeux lorsque l'énergie à micro-ondes est branchée.
Le gaz porteur à ioniser est amené au récipient 45 par l'ouverture 47 à partir d'une bouteille à gaz (non représentée) dans un conduit à pression 54 qui comprend une vanne de débit constant 55, une jauge de pression 56 et, si on le désire, un débitmètre. Le vide à basse pression nécessaire pour vider le récipient chargé 45 est créé par l'intermédiaire de l'ouverture 48 au moyen d'un conduit à vide 57, qui est relié à un piège 58 et à une pompe à vide 59.
Le cycle de stérilisation complet pour la forme de réalisation de la fig. 4 se fait de la façon suivante: chargement des plateaux 51 avec l'équipement à désinfecter, introduction de la coupelle de solution d'aldéhyde 52, élimination de l'air par une activation de la mise sous vide, introduction du gaz porteur, branchement des micro-ondes au cours de la période de temps nécessaire, d'une manière caractéristique entre 5 et 20 min, pour maintenir une circulation de plasma continue. A la fin de la période d'exposition, il y a un arrêt automatique du générateur de micro-ondes 41, la circulation de gaz porteur est également stoppée et la mise sous vide est arrêtée par l'intermédiaire de la vanne à deux voies 60. La porte de la cavité du four à microondes 35 est ensuite ouverte et le récipient 45 est enlevé après qu'on a déconnecté les tubes flexibles fixés aux robinets d'arrêt 49 et 50.
Le récipient chargé 45 peut être maintenu stérile, par la fermeture rapide des robinets d'arrêt 49 et 50, jusqu'à ce qu'il soit nécessaire d'enlever l'équipement désinfecté sous des conditions aseptiques. Un cycle de stérilisation entier dure d'une manière générale entre 10 et 30 min. A aucun moment au cours du traitement, la température de la surface n'approche 100"C. Aucune désaération de l'équipement désinfecté n'est nécessaire, puisque le plasma oxydant ne laisse pas de traces importantes du produit chimique sur les surfaces traitées.
Le procédé de stérilisation semi-continu décrit, en ce qui concerne l'appareillage représenté par les fig. 2, 3, 3A et 4, peut être adapté pour obtenir des instruments stériles à l'intérieur d'emballages, si l'emballage est perforé au moyen d'un petit trou donnant accès au mélange de gaz ionisé et excité. A la fin de la stérilisation,
I'emballage peut être enlevé sous des conditions aseptiques et un petit ruban stérile peut ensuite être appliqué pour recouvrir et obturer le petit trou. Le ruban d'obturation peut être fixé à la main ou au moyen d'une machine automatique.
La présente invention peut être appliquée à des débits variables de différents gaz à différentes températures ou à différentes pressions. De plus, les détails structuraux des appareils décrits, les dimensions et les formes de leurs éléments, telles que les dimensions du tunnel ou de la cavité, ainsi que leurs dispositions, par exemple, l'introduction des vapeurs d'aldéhyde dans le champ à micro-ondes par l'intermédiaire d'une évaporation ou d'un barbotage dans le conduit à gaz porteur, peuvent être modifiés, et un certain nombre d'éléments peuvent être remplacés par d'autres dispositifs équivalents: par exemple, les bobines à haute fréquence peuvent être remplacées par des plaques capacitives et les magnétrons peuvent être remplacés par des klystrons ou des tubes du type amplitron, sans sortir du cadre de la présente invention.
L'invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants.
Dans ces exemples, les résultats sporicides présentés sont, dans la plupart des cas, obtenus en utilisant la méthode d'essai sporicide par fumigène approuvée par le Département d'agriculture des Etats
Unis d'Amérique, décrite dans la méthode officielle d'analyse de l'association dénommée Association of Official Analytical Chemists (12e édition, nov. 1975).
On a utilisé dans les expériences deux types de souches fortement résistantes des espèces suivantes: B. subtilis (ATCC 19659) et Cl.
sporogenes (ATCC 3584). Les supports des spores étaient constitués par des boucles de suture de soie (L) et des cylindres de porcelaine (C) qui supportaient une charge de spores sèches de 106 à 109 microorganismes. Les supports de spores étaient suspendus individuellement à partir d'un fin fil de coton attaché au conduit de gaz au sommet de la chambre de traitement.
On a également ajouté au fond de la chambre de traitement plusieurs bandes d'essai de spores enveloppées à l'intérieur d'une gaze chirurgicale d'une épaisseur de 1,27 cm. Ces bandes de spores de référence [American Sterilizer Co Spordi (dénomination commerciale)] étaient constituées de Bacillus subtilis (globigii) et de Bacillus stearo therinophllus. La souche de Bacilles subtilis demandait une exposition de 60 min à une température de 149"C pour un anéantissement total dans une chaleur sèche, tandis qu'elle demandait 13/4 h à une température de 54,5"C pour être détruite en présence d'une concentration en gaz d'oxyde d'éthylène de 600 mg/l (humidité relative de 50%).
Dans toutes les expériences, les souches AOAC de Bacillus subtilis et de Cl. sporogenes résistant aux acides, séchées sous vide, se révélèrent de loin plus résistantes que les spores de Spordi et, pour des raisons de commodité, les résultats des bandes de Spordi ne sont pas données dans les tableaux de résultats dans les exemples suivants.
Exemple 1:
On a réalisé une série d'expériences dans un dispositif tel que celui illustré par la fig. 2. Les gaz porteurs utilisés pour former le plasma étaient constitués par de l'oxygène, de l'argon et de l'azote pur. Les vapeurs d'aldéhyde ajoutées au gaz porteur étaient produites dans un dispositif à barbotage avec des solutions des aldéhydes suivants: formaline (8% de formaldéhyde), acétaldéhyde, glyoxal, malonaldéhyde, propionaldéhyde, succinaldéhyde, butyraldéhyde, glutaraldéhyde, 2-hydroxyadipaldéhyde, crotonaldéhyde, acroléine et benzaldéhyde. Le débit du gaz porteur se situait entre 80 et 100 cc/min à la température ambiante (environ 20 à 25C). La pression intérieure moyenne était de 66 Pa. La fréquence d'émission était de 13,56 MHz et la densité de puissance moyenne fournie dans la chambre de traitement au plasma d'environ 0,015 W/cm3.
La quantité minimale d'aldéhydes maintenue dans la circulation continue de plasma de gaz était d'environ 10 mg/l.
Le tableau I montre les résultats des expériences établissant l'influence du temps d'exposition avec les différents plasmas ensemencés par un aldéhyde à basse température. Des expériences de référence consistaient à utiliser le gaz seul (sans aldéhyde) et un plasma non oxydant (hydrogène gazeux) avec des vapeurs de formaldéhyde ou de glutaraldéhyde. Pour chaque type de bactéries sporulées sur le support spécifique (boucle ou cylindre), on a utilisé dix échantillons.
Dans les tableaux, les résultats sont considérés comme étant satisfaisants (suivis de la lettre P), lorsque l'on ne remarque aucune croissance dans l'un quelconque des dix échantillons, et comme défaillants (suivis de la lettre F), lorsque l'on remarque que 1 à 10 échantillons ont une croissance bactérienne après une culture et un choc thermique appropriés. Pour des raisons de clarté, tous les essais défaillants qui précèdent les premiers essais satisfaisants ont été omis, puisqu'il est évident que les temps d'exposition plus courts correspondent à des essais défaillants.
Comme on peut le voir d'après les résultats du tableau I, des temps de contact entre 10 et 30 min peuvent produire une action biocide satisfaisante, les temps de contact individuels dépendant du type de vapeur d'aldéhyde utilisée. Tableau I
EMI5.1
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Temps <SEP> d'exposition <SEP> (min) <SEP> Temps <SEP> d'exposition <SEP> (min) <SEP> Temps <SEP> d'exposition <SEP> (min)
<tb> <SEP> Type <SEP> d'aldéhydes <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30
<tb> <SEP> vaporisés <SEP> dans
<tb> <SEP> le <SEP> gaz <SEP> porteur <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CI. <SEP> sporogenes <SEP> B.
<SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CI. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Formaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acétaldéhyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb>
Tableau I (suite)
EMI6.1
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Temps <SEP> d'exposition <SEP> (min) <SEP> Temps <SEP> d'exposition <SEP> (min) <SEP> Temps <SEP> d'exposition <SEP> (min)
<tb> <SEP> Type <SEP> d'aldéhydes <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10
<SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30
<tb> <SEP> vaporisés <SEP> dans
<tb> <SEP> le <SEP> gaz <SEP> porteur <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Propionaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Succinaldéhyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Butyraldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP>
PP
<tb> Glutaraldèhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acroléine <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Benzaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP
<tb> Références <SEP> (hydrogène <SEP>
<tb> <SEP> formaldéhyde) <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP
<tb> Gaz <SEP> porteur <SEP> seul <SEP> (sans
<tb> <SEP> aldéhyde) <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Exemple 2:
:
En utilisant les mêmes conditions expérimentales que celles de l'exemple 1, à l'exception que l'on a maintenu le temps d'exposition aux alentours de 15 min pendant que la puissance fournie était accrue successivement de 0,001 W/cm3 de la chambre de traitement jusqu'à 0,05-0,1 W/cm3, on a réalisé une nouvelle série d'expériences.
Comme on peut le voir d'après les résultats indiqués dans le tableau 11, aucun anéantissement n'a été réalisé à la densité de puissance la plus basse, mais d'excellents résultats furent souvent obtenus dans la gamme de 0,015 à 0,1 W/cm3. Ces résultats montrent la puissance d'anéantissement accrue qui est atteinte par l'addition de traces d'aldéhyde dans le plasma gazeux. L'oxygène est apparu comme étant le meilleur gaz porteur parmi les gaz utilisés dans cette série d'expériences. Tous les essais défaillants qui précèdent les premiers essais satisfaisants ont été omis du tableau Il, puisqu'il est évident que les densités de puissance inférieures correspondent à des essais défaillants.
Tableau Il
EMI6.2
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Densité <SEP> de <SEP> puissance <SEP> Densité <SEP> de <SEP> puissance <SEP> Densité <SEP> de <SEP> puissance
<tb> <SEP> (10-3 <SEP> Wlcm3) <SEP> (10-3 <SEP> W/cm3) <SEP> (lors <SEP> W/cm3)
<tb> <SEP> Type <SEP> d'aldéhydes <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100
<tb> <SEP> vaporisés <SEP> dans
<tb> <SEP> le <SEP> gaz <SEP> porteur <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl.
<SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Formaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acétaldéhyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Propionaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Succinaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Butyraldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP
<SEP> PP
<tb> Glutaraldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Acroléine <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldéhyde <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Benzaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Références <SEP> (hydrogène <SEP>
<tb> <SEP> formaldéhyde) <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb> Gaz <SEP> porteur <SEP> seul <SEP> (sans
<tb> <SEP> aldéhyde) <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FP
<tb>
Exemple 3:
:
Dans une autre série d'expériences, les aldéhydes ont été vaporisés à partir d'une solution contenant 2% d'ingrédients actifs, ce qui correspondait grosso modo à une consommation de 15 cm3 au cours d'un essai de 15 min. Toutefois, lors d'une prise d'échantillon du plasma gazeux, on a constaté que la concentration en aldéhyde correspondait à 10 mg/min pour un débit de 100 cc/min. Cette concentration en aldéhyde dans la masse gazeuse correspondait pratiquement à la moitié de la valeur à laquelle on s'attendait au départ de la solution d'aldéhyde vaporisée, ce qui montre qu'approximativement la moitié des aldéhydes actifs se sont déposés sur la paroi de la chambre de traitement.
Les concentrations en aldéhyde indiquées dans le tableau III sont celles qui ont été observées dans le plasma gazeux sous des conditions opératoires normales. Comme on peut le voir d'après les résultats, au niveau le plus bas de 0,1 mg/min, aucune augmentation de l'activité sporicide ne fut observée avec l'un quelconque des trois gaz utilisés dans les essais. Au niveau de I mg/min, les résultats furent inconsistants. Au niveau de 10 mg/min, la plupart des aldéhydes améliorèrent l'efficacité sporicide du plasma gazeux. Au niveau de 100 mg/min, tous les aldéhydes firent preuve d'une activité d'anéantissement accrue vis-à-vis des spores par rapport à celles observées avec les aldéhydes seuls ou avec un gaz non oxydant, tel que de l'hydrogène chargé avec des aldéhydes.
Tableau 111
EMI7.1
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Aldéhydes <SEP> vaporisés, <SEP> débit <SEP> Aldéhydes <SEP> vaporisés, <SEP> débit <SEP> Aldéhydes <SEP> vaporisés, <SEP> débit
<tb> <SEP> (mg/min) <SEP> (mg/min) <SEP> (mg/min)
<tb> <SEP> Type <SEP> d'aldéhydes <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> 100
<tb> <SEP> vaporisés <SEP> dans
<tb> <SEP> le <SEP> gaz <SEP> porteur <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B.
<SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Formaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acétaldéhyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Propionaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Succinaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Butyraldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Glutaraldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Acroléine <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldéhyde <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Benzaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> References <SEP> (hydrogene <SEP> - <SEP>
<tb> <SEP> glutaraldéhyde) <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb> Gaz <SEP> porteur <SEP> seul <SEP> (sans
<tb> <SEP> aldéhyde) <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb>
Exemple 4:
:
Le tableau IV montre les résultats observés lorsque l'on remplace une composition d'aldéhyde isolée par un mélange de deux aldéhydes différents ou par une formule mixte contenant un aldéhyde avec un composé biocide non aldéhydique, par exemple du phénol. La composition mixte a donné les mêmes résultats que la solution d'aldéhyde isolée pour autant que la teneur totale en aldéhydes reste la même dans les deux formules. La présence du phénol n'a pas modifié l'efficacité de l'aldéhyde en tant qu'agent élevant l'activité sporicide dans le plasma gazeux.
L'on n'a pas rapporté dans le tableau IV un certain nombre d'expériences réalisées avec différentes solutions d'agents germicides autres que des phénols. Tout en maintenant la même concentration en aldéhydes, on a ajouté les ingrédients suivants en concentration égale: des composés halogénés tels que les chloro-isocyanurates, par exemple la trichloro-S-triazinetrione, et des iodophores, par exemple le complexe PVP-iode; des sels inorganiques, par exemple le sulfure de sélénium; des solutions alcooliques d'un décylénate de zinc; des composés d'ammonium; des organosulfures tels que le méthylènebisthiocyanate; et des composés azotés d'amines grasses, tels que la
N-alkyltriméthylènediamine. Dans aucun des cas, l'on n'a décelé un effet de synergie dû à la présence de ces agents dans la phase vapeur.
Toutefois, on a noté de légères augmentations de l'activité (effets d'addition) chaque fois que la vaporisation du plasma menait à la dissociation du sel chimique avec une libération d'un halogène. On a également observé l'effet corrosif important des halogènes ionisés, et cela rend inappropriée l'utilisation de ces produits chimiques dans un gaz de plasma à basse température ensemence.
Tableau IV
EMI7.2
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Type <SEP> de <SEP> mélange <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> d'aldéhydes <SEP> (teneur <SEP> totale
<tb> <SEP> de <SEP> 2% <SEP> en <SEP> aldéhydes) <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP>
<tb> Formaldéhyde <SEP> + <SEP> Glutaral
<tb> <SEP> déhyde <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb>
Tableau IV (suite)
EMI8.1
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Type <SEP> de <SEP> mélange
<tb> <SEP> d'aldéhydes
<SEP> (teneur <SEP> totale <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> <SEP> CL <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> de <SEP> 2% <SEP> en <SEP> aldéhydes) <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP>
<tb> Succinaldéhyde <SEP> + <SEP> Formal- <SEP>
<tb> <SEP> déhyde <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Glutaraldéhyde <SEP> + <SEP> Phénol <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Butyraldéhyde <SEP> + <SEP> Glutaral
<tb> <SEP> déhyde <SEP> P
<SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Formaldéhyde <SEP> + <SEP> Acétal
<tb> <SEP> déhyde <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Références: <SEP> gaz <SEP> porteur
<tb> <SEP> seul <SEP> (sans <SEP> aldéhyde) <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F
<tb>
Exemple 5:
Une autre série d'expériences furent réalisées dans l'appareil de la fig. 4. Puisque ces expériences furent réalisées à des fréquences su périeures aux fréquences utilisées dans les exemples 1 à 4, la décharge de la luminescence à micro-ondes fut plus uniforme à l'intérieur d'un récipient de polysulfone expérimental.
La pression du plasma gazeux (266 Pa) était légèrement supérieure à la pression dans les essais précédents étant donné que les décharges à microondes sont plus difficiles à provoquer et à conserver à de basses pres sions (133 Pa ou moins) que les décharges en courant continu ou à haute fréquence.
A cause de la longévité et de l'efficacité plus grande des radicaux libres et des espèces ionisées dans un plasma gazeux à micro-ondes, le temps de contact a été réduit à 10 min. Le récipient de matière plastique/polysulfone transparent aux micro-ondes avait les dimensions suivantes: 15 x 35 x 25 cm (volume de 16,371). La densité moyenne de l'énergie électromagnétique à l'intérieur de la cavité résonante d'environ 0,02 W/cm3 était accordée à la fréquence nominale de 2540 MHz ( + 25 MHz). Le débit de gaz a été ajusté entre 900 et 1000 cc/min, ce qui correspondait à une teneur moyenne en aldéhyde de 18 mg/min dans la phase de plasma. Au cours des 10 min de traitement, environ 18 cc de chaque solution d'aldéhyde d'une concentration en poids de 2% s'étaient évaporés.
Cela correspondait également à environ deux fois la quantité effectivement présente pour la réaction dans le plasma gazeux.
On peut voir, d'après les résultats indiqués dans le tableau V, qu'un accroissement de l'efficacité sporicide provient de l'ensemencement de la petite quantité d'aldéhydes saturés ou insaturés, aromatiques, hétérocycliques dans la charge de plasma gazeux continue, électromagnétique. Lors de la vaporisation de furfural, la concentration de ce produit chimique dans le courant de circulation était de 0,0018% en poids, puisque ce produit chimique avait une limite explosive inférieure dans de l'air à raison de 2,1% en volume.
La solution aqueuse à 2% a été maintenue pendant tout le temps au cours de l'évaporation en dessous du point d'éclair de cet aldéhyde dans la coupelle ouverte, qui est d'environ 68"C. En déhors du benzaldéhyde, d'autres aldéhydes aromatiques tels que le thiophénaldéhyde et le pyridine-2-aldéhyde ont montré qualitativement le même comportement.
Tableau V
EMI8.2
<tb> <SEP> Gaz <SEP> porteurs <SEP> Oxygène <SEP> Argon <SEP> Azote
<tb> <SEP> Type <SEP> d'aldéhydes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> vaporisés <SEP> dans <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> <SEP> le <SEP> gaz <SEP> porteur
<tb> Formaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acétaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Propionaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Succinaldéhyde <SEP>
PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Butyraldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acroléine <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Benzaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Furfural <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Références: <SEP> gaz <SEP> porteur
<tb> <SEP> seul <SEP> (sans <SEP> aldéhydes) <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb>
** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Method for sterilizing a surface by bringing the surface into contact with a sterilizing agent, characterized in that the surface is brought into contact with a gas plasma at low temperature containing at least 10 mg / l an aldehyde under subatmospheric pressure.
2. Process according to Claim 1, characterized in that the aldehyde is a saturated or unsaturated or heterocyclic acyclic aldehyde, such as formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal, malonaldehyde, propionaldehyde, succinaldehyde, butyraldehyde, glutaraldehyde, 2-hydroxyadipaldehyde, acrolein, crotonaldehyde, benzaldehyde or furfural.
3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the gas plasma is produced by an electromagnetic excitation of a gas which is oxygen, argon, helium, nitrogen , carbon dioxide, nitrogen oxide or a mixture of two or more of these gases.
4. Method according to claim 3, characterized in that the electromagnetic excitation is carried out using electromagnetic discharges in the range of high frequencies from 1 to 100 MHz or in the range of microwaves from 100 to 300,000 MHz.
5. Method according to one of Claims 3 or 4, characterized in that the gas plasma is confined within a fluid-tight chamber and in that the density of the electromagnetic field in the chamber is at least 0.001 W / cm3.
6. Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the aldehyde is supplied to a gas plasma formed continuously in admixture with a carrier gas which is a precursor of the gas plasma.
7. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the gas plasma contains at least one vaporized biocidal agent.
8. Process according to Claim 5, characterized in that the aldehyde is brought to a gas plasma produced continuously from a source of this aldehyde placed in the chamber.
The present invention relates to a gas sterilization by the treatment of objects or materials with a chemical in the gaseous or vapor state, so as to destroy all the micro
organisms with which they have been infected. The need to put
to the point a sterilization process of this type comes from the use of a large number of articles which cannot be subjected to
heat, radiation, or liquid chemical sterilization.
In practice, only two gases or vapors were used in the
trade on a large scale with the aim of sterilizing surfaces,
and these are formaldehyde vapors and ethyl oxide gases
lene. However, each of these has drawbacks.
Formaldehyde vapors have been used as a smoke
for several decades in the hospital fields,
agriculture and industry. The limits of this technique are
many. To kill aerobic and anaero bacterial spores
bies resistant to room temperature, it is necessary to have at
minus a contact time of 24 h with a vapor having at least
70% relative humidity. This type of vapor is extremely corrosive
and the fumes are very irritating. It is also very difficult to
maintain a high degree of formaldehyde gas since CH2O
is stable at high concentrations only at am temperatures
ordinary biants, gaseous formaldehyde polymerizes quickly
and it dissolves easily in the presence of water.
This is how a steril
gas station with formaldehyde can be considered bad
appropriate since the introduction of formaldehyde gas into a
closed space basically serves as a mechanism to distribute either
moisture films in which formaldehyde dissolves, or solid formaldehyde polymers on all of the surfaces available in the closed space. Very inconsistent and sometimes contradictory results have been reported during the disinfection of hospitals, patient rooms, bedding, etc. , as well as in agricultural applications, for example when sanitizing eggs or fish farms.
Formaldehyde vapor has a very low penetration capacity and, if used in an atmosphere containing traces of hydrochloric acid, it can produce quickly, at 70 "C and at a relative humidity of bis (chloromethyl) ether , which is a carcinogen.
To minimize the aforementioned drawbacks in hospital applications, a new process has recently been developed which combines the use of subatmospheric steam and formaldehyde gas at 180 "C in autoclaves. This process is believed to kill most spore-forming microorganisms at concentrations normally encountered in hospital practice, while reducing the aldehyde residue on the instruments. It requires an exposure time of 2 hours with a formalin concentration of 8 g / 28.3 dm3 of autoclave. However, despite the extended contact time and the relatively high temperature, the process does not meet the extremely stringent requirements of the sporicidal test
AOAC (Association of Official Analytical Chemists) of the United States of America.
From the above, it appears that formaldehyde vapors, apart from their toxicity and irritant characteristics, are difficult to handle at room temperature and do not constitute a quick and safe method which can be used in a way satisfactory in most hospital and industrial applications.
Over the past two decades, Ethylene Oxide (ETO) has been shown to be the most popular gas sterilization method in both hospital and industry. Although initially ethylene oxide seemed an ideal technique to replace formaldehyde-based smoke bombs, very serious limitations due to its toxicity have recently attracted the attention of health authorities.
The average time required to sterilize medical instruments in an ethylene oxide unit is 180 min at 130 "C, but it must be followed by a long period of de-aeration. For example, the deaeration time for medical devices is
between 2 and 8 h in a deaerator, but it fluctuates between 1 and
8 d at room temperature. Residues on rubber gloves can burn hands; on blood-carrying tubes, they will damage red blood cells which will cause hemo
lysis. Tracheal tubes that are not adequately ventilated
may cause tracheitis or tissue necrosis.
Besides the dangers due to the toxicity of ethy oxide residues
lene, other accidents have been reported due to the characteristics
explosives of pure ethylene oxide. Quantities as low as
3% ethylene oxide vapor in the air will aid in combustion
tion and will be explosive if they are locked up.
To solve this problem, various diluent gases such as CO2 or
fluorinated hydrocarbons have been mixed with ethylene oxide
in some commercial formulations.
Therefore, it appears that sterilization by oxide
ethylene was widely used not because it was a company
ideal sterilizer, but rather because there seemed to be no other gas sterilization method capable of producing an action
sporicide as fast, without presenting disadvantages of the point of
toxicological or environmental view.
The present invention provides an alternative to sterilization
by ethylene oxide, with the advantages of a sporicidal action
faster, no deaeration period, no toxic residue and no
risk of explosion. In addition, the present invention provides a method
more economical from the point of view of implementation and costs
investment, when comparing the volume of material treated
per unit of time.
According to the present invention, a sterilization process is provided.
tion of a surface which consists in bringing the surface into contact with a plasma of gas at low temperature containing at least 10 mg / l of an aldehyde under an atmospheric pressure.
The term sterilization as used here refers to a sporicidal action against Bacillus subtilis ATCC (American Type Culture
Collection) 19659 and Clostridium sporogenes (ATCC 3584), because these represent the resistant microorganisms used in the smoke sterilization test according to the requirements of the AOAC (OfficiaI Method of Analysis of the Association of Official Analytical Chemist, 12th edition, nov. 1975). The destruction of these two resistant spore species by the AOAC process automatically leads to the destruction of other less resistant microorganisms, such as mycobacteria, non-lipid and small viruses, lipid and medium viruses, as well than vegetative bacteria.
A better understanding of the sporicidal mechanism of a low temperature gas plasma according to the present invention can be obtained by considering the physical structure of a highly resistant spore.
Fig. I represents the characteristic structure of a typical bacterial spore. The typical bacterial spore is surrounded by an exospore which is an inconsistent bag peculiar to certain species of Spores, and which successively has from the outside to the inside: SS-), b) a thick cortical envelope which contains the polymeric murine (or peptidoglycan), c) a plasma membrane, and d) a sporal nucleus or protoplast.
The first line of resistance of the spore to exogenous agents is formed by the outer protein layers which contain proteins of the keratin type. The stability of keratin structures is due to the large number of transverse bonds of main valence (disulfide bonds) and of transverse bonds of secondary valence (hydrogen bonds) between neighboring polypeptide chains. Proteins of the keratin type are typically strong, insoluble in aqueous saline solutions or in dilute acid and basic solutions, and are resistant to proteolytic enzymes and to hydrolysis. This is how the outer stratified layers are rather inert and play a predominant role in the protection of the spore against exogenous agents.
They seem to play an important role in the sporicidal action thanks to physical or chemical modifications of the diffusion of molecules, excited atoms or sporicidal radicals inside the protoplast of the microorganism.
To modify the multi-layered outer layers and thus allow greater penetration and other possible interactions in critical regions of the cortex or protoplast, a very active agent should be chosen, and it has been found that a plasma of Ionized gas is an excellent vehicle for providing atoms, free radicals, and reactive molecules that will significantly alter the protective layers of bacteria, fungi, and spores. The presence of small quantities of aldehyde vapor in the plasma of non-oxidizing gas at low temperature, ionized, according to the present invention, leads to the destruction of sporulated and non-sporulated microorganisms.
According to the present invention, the objects to be disinfected are exposed to a low temperature gas plasma seeded with an amount of an aldehyde of at least 10 mg / l under an atmospheric pressure, usually a saturated or unsaturated, heterocyclic, aromatic aldehyde . Gas plasma is a partially ionized gas composed of ions, electrons and neutral species.
Low temperature gas plasma can be formed by electric gas discharges. In an electric discharge, the free electrons gain energy from the imposed electric field and lose this energy by collisions with the molecules of neutral gases. The energy transfer process leads to the formation of a series of highly reactive products including metastable atoms, free radicals and ions.
In order for an ionized gas produced in an electrical discharge to be called literally a plasma, it is necessary that the concentrations of the positive and negative charge carriers are approximately equal. The plasmas used in the present invention are plasmas with luminescent discharges and are also called plasmas of gas at low temperature. This type of plasma is characterized by average electronic energies from i to 10 eV and by electronic densities from 109 to 1012 / cl3. Unlike the conditions encountered in arcs or plasma jets, the temperatures of electrons and gas are very different due to the lack of thermal equilibrium. In a glow discharge, the temperature of the electrons can be 100 times higher than the temperature of the gas.
This property is important when sterilizing surfaces of thermally sensitive materials.
In the low temperature gas plasmas used in the context of the present invention, two types of reactive elements can be distinguished, that is to say those which consist of atoms, ions or free radicals and those which are made up of small high energy particles, such as electrons and photons. In luminescent discharges, a large amount of ultraviolet (UV) radiation is always present. High energy photons from ultraviolet radiation (3.3 to 6.2 eV) will produce significant sporicidal or bactericidal effects because they correspond to maximum absorption by DNA (deoxyribonucleic acid) and other nucleic acids .
However, in the case of spores which can reach 1 mm in diameter, the energy of the photons can be quickly dissipated by the different layers of the spores, and this can limit the photochemical reactions towards the outer layers res. The energy of the photons is rather limited to surface modifications of the thin layers and is therefore shown to be more effective when treating the smallest spore-forming bacteria.
In the case of very resistant spores, the action of photons can contribute to a partial modification of the layer of proteins rich in disulfide and thus facilitate the diffusion of free radicals, atoms or molecules excited inside the nucleus region.
In the present invention, small amounts of vaporized aldehyde monomers and free radicals present in a gaseous plasma at low temperatures can increase the overall biocidal activity of a gaseous plasma.
The exact mechanism by which increased sporicidal activity is achieved using the plasma stream seeded with an aldehyde is not fully understood, but certain mechanisms may be considered. For example, thanks to the presence of atomic or excited oxygen in the gas phase, aldehydes can produce reactive epoxides with a very short lifetime and other intermediates and free radicals which can react with each other in large numbers proteins and nucleic acid groups in the outer layers and therefore improve the diffusion of biocidal groups.
The next possible step in the diffusion of biocidal groups is the penetration inside the cortex layer, the major component of which is polymeric murine (or peptidoglycan). Murine is a large molecule, with cross-links, reticular. A combined attack by atomic oxygen and aldehyde radicals on the polymer quickly agitates and modifies the tight structure of the polymer of the cortex layer, leading to its destruction.
In addition, there is the possibility of modifying the hypothetical course of the synthesis of dipicolinic acid by aldehydes. It has long been believed that since calcium and dipicolinic acid (ADP) occur in spores in substantially equimolar amounts, they form a single complex which plays a key role in the resistance of spores. The exact location of the calcium salt in the spores is a problem that remains to be resolved. The rapid access of aldehydes in the cortex, mainly following oxidation by the gaseous plasma, can promote the blocking of the amine groups of aspartic ss-semialdehyde, thereby directly hindering the synthesis of dipicolinic acid.
The latter mechanism may explain why short exposures to a gas plasma in the presence of aldehydes can quickly destroy spores or their germination capabilities. The method of seeding using aldehydes of the present invention leads to a shorter contact time in the gas plasma to achieve a sporicidal effect, compared to other gas sterilization processes.
The biocidal action of gas plasma seeded with an aldehyde at low temperature is sometimes so rapid, for example less than 10 min, that the possibility of causing reactions inside the nucleus or protoplast is rather low. The central part of the spore is functionally a vegetative bud, which contains the hereditary character, a system of synthesis of proteins, the enzymes necessary to cause the synthesis of new enzymes and structural matters and, probably, reserves for the contribution of energy intermediaries. The modifications appearing in the outer layers, the cortex and the plasma membranes are sufficient to fully explain the biocidal results obtained in the context of the present invention.
The preceding references relating to the phenomena of oxidation in a gaseous plasma are not limited to the use of pure oxygen in the form of an ionized gas, but also include the use of gases containing oxygen such as , carbon dioxide and
N2O. Although not as fast as oxidation plasmas, a noble gas, such as argon or helium, or nitrogenous plasmas, can be seeded with aldehydes to decrease the sterilization period.
The present invention therefore makes it possible to achieve a considerable reduction in the period necessary to kill the spores compared to the values observed in conventional oxidizing and non-oxidizing gas plasmas. While excited ions, gas molecules and photons modify the protective layers of the spores, the active aldehyde radicals penetrate the changing structures and cause many additional lethal reactions which accelerate the process of annihilation.
A faster sterilization time of the surfaces leads to a more economical process and provides the possibility of handling a large number of materials highly sensitive to heat, which can be degraded by prolonged exposure to the plasma gas, even at high temperatures below 100 "C. No significant corrosive or toxic residue is observed when adding aldehydes to a gas plasma.
To obtain a gaseous plasma of the type required in the present invention, the carrier gas can be excited by one of the two different existing high frequency methods. The first method consists of an inductive discharge or annular type technique, while the second method consists of a capacitive discharge or parallel plate technique. The treatment area always consists of a glass, plastic or aluminum chamber maintained under general atmospheric pressure.
a pressure of 13 to 1333 Pa, in which a controlled circulation of gas and aldehyde vapor is constantly in motion under the continuous suction of a vacuum pump. To excite the gases and vapors in the treatment zone, the high frequency energy delivered by a generator is coupled via an induction coil wound around the treatment chamber or by means of capacitive discharge plates placed outside the bedroom or entrances to the bedroom. When put into operation, the luminescence of the high-frequency discharge can be produced so as to extend practically throughout the entire processing chamber. In some cases, the electrodes can be placed in the treatment chamber.
There are a large number of ways to design an electronic circuit to optimize the coupling of high frequency energy in the discharge gas. Optimization of the energy coupling, which can reach up to 90%, can be achieved by adapting the impedance of the gas charge to the impedance of the output circuit of the amplifier plates and the tank coil . The best adaptation of the impedance is achieved by means of a tuning process which consists in adjusting variable capacitors in a low-impedance matching network connected by coaxial cables between the reactor chamber and the generator.
In more recent designs, the processing chamber and the relatively low power generator are coupled directly through high impedance connectors. This eliminates the complex low impedance network and simplifies the electronic system. During power coupling to the gas plasma, a small amount of power is always lost due to thermal effects. There is also a certain amount of power which is again reflected back to the generator. To find out how efficiently energy is discharged into the gas, a high frequency wattmeter is often introduced into the electronic circuit to adjust the difference between the power introduced and the power reflected.
The gaseous plasma generator generally operates around 13.5 MHz, but frequencies of the order of 1 to 30 MHz are also satisfactory, and they can even go up to 100 MHz.
Gaseous plasma can also be formed at higher frequencies in the microwave region, with frequencies ranging from 100 to 300,000 MHz. A practical microwave frequency preferred is 2450 MHz. In the microwave region, the atomic species or the excited molecular species have a longer lifespan than that of the species formed at high frequencies and they can subsist for a considerable distance downstream in the region without luminescence. This is an advantage from an analytical point of view, but this advantage is also offset by the more complicated and therefore more expensive electronic circuit required.
When a microwave gas excitation process is used, the processing chamber is usually designed as a cavity, the generator is generally a magnetron type device and the electromagnetic energy is sent by ordinary waveguides.
Regardless of the frequency of excitation of the gas, it has been observed that the presence of small amounts of aldehyde vapors in the gas plasma significantly reduces the time required to kill or destroy spore and non-spore bacteria.
Details and particularities of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which:
fig. 2 is a schematic representation of an apparatus intended to sterilize various hospital objects which can be thrown in a semi-continuous manner;
fig. 3 and 3A are sectional views of the sterilization chamber of FIG. 2, and
fig. 4 is a schematic representation of another form of sterilization chamber using microwave frequencies.
Referring to the accompanying drawings, FIG. 2 illustrates the elements of a plasma system seeded at low temperature (called PEBT below) used for the sterilization in a semi-continuous manner of various hospital articles which can be discarded. The system comprises a tunnel-type treatment chamber 1, comprising a door 2 at each end, only door 2 on the left hand entry side being shown. Objects which can be thrown or which cannot be thrown, for example plastic bottles of parenteral or ophthalmic solutions, are loaded into the cylindrical tunnel chamber by means of a system of the ordinary automatic rail transporter type (not shown). . After loading, the front and rear doors 2 are closed automatically by means of an electrically controlled mechanical system 3.
The loaded treatment chamber-tunnel 1 is then subjected to a vacuum to form an subatmospheric pressure there, by means of a vacuum duct system 4 connected to a trap 5 and to a vacuum pump 6. The atmospheric pressure is generally about 13 to 1333 Pa inside the entire treatment chamber 1.
The gas to be ionized is then delivered from a conduit or from a compressed gas cylinder 7, the pressure and the flow rate being regulated by pressure gauges and by a needle or diaphragm valve with constant flow rate 8. Aldehyde vapors are added to the gas flow from a container 9, allowing the gas to bubble into the liquid aldehyde and entraining the aldehyde vapors. A flow meter 10 is introduced between the aldehyde container 9 and the inlet leading to the tunnel chamber 1. The mixture of gas and vapor is produced in a hollow duct 11 provided with a large number of small holes suitably placed for an even distribution in the tunnel chamber.
After removing most of the air in tunnel 1, the gas / vapor mixture is released into the treatment area. The gas / aldehyde vapor circulation is adjusted according to the size and volume of tunnel 1. The formation of plasma is then caused by an appropriate impedance matching with inductive and capacitive controls, using a high frequency coil 12 which is part of an electrical circuit comprising an matching network 13, a power wattmeter 14 and a high frequency generator 15 transforming a normal alternating current into a high frequency of 13.56 MHz.
The high frequency generator 15 used to maintain a plasma discharge must be able to withstand large variations in the impedance of the load, and essentially comprises a direct current supply, a high frequency crystal controlled oscillator and an amplifier. solid state buffer. The final amplification is carried out by a power amplifier designed around a power tube to accept large variations in the impedance of the load. Depending on the type of installation, a single induction coil extending over the entire length of the tunnel can be controlled from a single power generator, or a series of smaller coil sections can be operated from smaller high frequency generators of the modular type.
During high frequency excitation, continuous separation from the gas plasma flow is performed over the reaction time period required to achieve total sterilization, typically 5-20 min. The high frequency excitation is then closed automatically, the gas flow is interrupted and the vacuum pump is stopped. Air is automatically introduced into the tunnel chamber 1 via a two-way valve 16. The two end doors are opened electromechanically and the sample container is automatically expelled out of the tunnel on a rail sliding system. The tunnel chamber 1 is then ready to sterilize a new load.
The total duration of the sterilization cycle generally takes between 10 and 30 minutes depending on the type of material treated and the power output level.
Figs. 3 and 3A respectively represent more detailed sectional views of a cross section, longitudinal and lateral, of a treatment chamber of the sterilization tunnel 1, as shown in FIG. 2. The tunnel 17 is cylindrical in shape around a main axis and essentially consists of two concentric cylindrical conduits 18 and 19 made of a highly resistant inert material, such as glass or a polymeric material, for example a polysulfone, conduits which are held by compression on end flanges with O-rings of the silicone type 20. After the assembly of the internal duct 19 in the external duct 18, a hollow space ring 21 is created in which a vacuum and a sub-atmospheric pressure are created by means of suction by a vacuum pump through the openings lower 22.
To allow the formation of an sub-atmospheric atmosphere around the objects to be disinfected, notches or openings 23 are perforated at the bottom of the inner cylinder 19. The objects to be sterilized, for example plastic bottles 24 of parenteral solutions, are placed in a basket of parallelepipedal shape 45, which slides by means of wheels 27 fitted with roller bearings on a rolling track 25. At the start of the sterilization cycle, the front and end doors 28 and 29 are opened automatically by an electrically controlled device 30 which rotates the door 180 around the joint 31.
The front and end doors of the tunnel are generally made of a polymeric material absorbing in the dark ultraviolet of my way to prevent the dangerous emission of photons from escaping from the room while allowing to observe its maximum luminescent intensity of gas plasma. The circular O-rings 32 help to obtain a good seal with the doors against the introduction of outside air. The mixture of reactive gas and aldehyde vapor is introduced into the treatment tunnel via a small conduit 33 provided with perforated openings 34. The small conduit for the introduction of gas and steam enters the tunnel at one of its ends and is placed in the upper part of the inner conduit 19 to allow uniform gas diffusion over the entire length of the tunnel.
In fig. 3, the high frequency induction coil 35 is wound around the main external body of the treatment tunnel 17.
Fig. 4 illustrates another embodiment of the invention using the frequency range of microwaves from 100 to 300,000 MHz. The microwave gas plasma sterilization device shown in FIG. 4 consists of a metal casing 35 quite similar to those used in traditional microwave ovens. The main elements of the low temperature microwave gas plasma system are housed inside the enclosure and include a magnetron 36 which, by means of a transformer, a rectifier and a field circuit magnetic contained in a power supply 37, converts alternating current from the main power supply 38 into microwave energy.
The high power microwave energy beam, typically at 2450 MHz, is contained in a waveguide 39 and is directed against the vanes 40 of a fan 41 which rotates at a low number of Rotations per minute. The fan reflects the power beam, bouncing it from the top, rear and bottom walls of the oven cavity 42. At the bottom of the oven cavity 42, a Pyrex glass plate 43 transparent to microwaves is suspended approximately 2.54 cm above the metal bottom of the treatment cavity. The instruments or the material 44 whose surface is to be sterilized are placed inside a sealed container 45, gas tight, which is placed in the cavity of the oven 42 and which remains on the glass plate 43.
The container 45 can be constructed of any material which is transparent to microwave energy, in particular of a polymeric material such as polypropylene, polyethylene, polystyrene or Teflon (trade name), in cardboard, paper or a special glass composition. The container 45 has a rectangular shape with an upper cover 46 also made of a material transparent to microwaves.
The cover 46 has two openings 47 and 48, each being provided with a stop valve or a valve 49 or 50 to allow the formation of the mixture of gases and aldehyde vapors in a partial vacuum atmosphere, the pressure is between 13 and 1333 Pa. The container 45 contains two trays 51 which support the objects 44 to be sterilized, for example the plastic bottles for ophthalmological solutions illustrated. The plates 51 are, in general, perforated to allow a more uniform diffusion of the plasma of ionized gas. In the lower plate, a plastic cup 52 is introduced which contains the aldehyde solution 53 to be evaporated. Due to the thermal effect of microwaves, the aldehyde solution gradually evaporates in the gas plasma when microwave energy is connected.
The carrier gas to be ionized is brought to the container 45 through the opening 47 from a gas cylinder (not shown) in a pressure conduit 54 which comprises a constant flow valve 55, a pressure gauge 56 and, if if desired, a flow meter. The low pressure vacuum necessary to empty the loaded container 45 is created through the opening 48 by means of a vacuum duct 57, which is connected to a trap 58 and to a vacuum pump 59.
The complete sterilization cycle for the embodiment of fig. 4 is carried out as follows: loading of the trays 51 with the equipment to be disinfected, introduction of the aldehyde solution cup 52, elimination of the air by activating the evacuation, introduction of the carrier gas, connection microwaves over the period of time typically required between 5 and 20 min to maintain a continuous circulation of plasma. At the end of the exposure period, there is an automatic shutdown of the microwave generator 41, the circulation of carrier gas is also stopped and the vacuuming is stopped via the two-way valve 60 . The door of the microwave oven cavity 35 is then opened and the container 45 is removed after the flexible tubes fixed to the shut-off valves 49 and 50 have been disconnected.
The loaded container 45 can be kept sterile, by rapidly closing the stopcocks 49 and 50, until it is necessary to remove the disinfected equipment under aseptic conditions. An entire sterilization cycle generally lasts between 10 and 30 min. At no point during the treatment does the surface temperature approach 100 "C. No deaeration of the disinfected equipment is necessary, since the oxidizing plasma does not leave significant traces of the chemical on the treated surfaces.
The semi-continuous sterilization process described, with regard to the apparatus represented by FIGS. 2, 3, 3A and 4, can be adapted to obtain sterile instruments inside packages, if the package is punctured by means of a small hole giving access to the mixture of ionized and excited gas. At the end of sterilization,
The packaging can be removed under aseptic conditions and a small sterile tape can then be applied to cover and seal the small hole. The sealing tape can be fixed by hand or by means of an automatic machine.
The present invention can be applied to varying flow rates of different gases at different temperatures or at different pressures. In addition, the structural details of the devices described, the dimensions and the shapes of their elements, such as the dimensions of the tunnel or the cavity, as well as their arrangements, for example, the introduction of aldehyde vapors into the field to microwave by means of evaporation or bubbling through the carrier gas duct, can be modified, and a certain number of elements can be replaced by other equivalent devices: for example, coils with high frequency can be replaced by capacitive plates and the magnetrons can be replaced by klystrons or tubes of the amplitron type, without departing from the scope of the present invention.
The invention is illustrated by the following nonlimiting examples.
In these examples, the sporicidal results presented are, in most cases, obtained using the sporicidal smoke test method approved by the State Department of Agriculture
United States of America, described in the official method of analysis of the association known as the Association of Official Analytical Chemists (12th edition, Nov. 1975).
Two types of highly resistant strains of the following species were used in the experiments: B. subtilis (ATCC 19659) and Cl.
sporogenes (ATCC 3584). The spore supports consisted of silk suture loops (L) and porcelain cylinders (C) which supported a load of dry spores from 106 to 109 microorganisms. The spore carriers were individually hung from a fine cotton thread attached to the gas pipe at the top of the treatment chamber.
Several spore test strips wrapped inside a 1.27 cm thick surgical gauze were also added to the bottom of the treatment chamber. These reference spore strips [American Sterilizer Co Spordi (trade name)] consisted of Bacillus subtilis (globigii) and Bacillus stearo therinophllus. The Bacillus subtilis strain required a 60 min exposure at a temperature of 149 "C for total annihilation in dry heat, while it required 13/4 h at a temperature of 54.5" C to be destroyed in the presence an ethylene oxide gas concentration of 600 mg / l (relative humidity of 50%).
In all of the experiments, the AOAC strains of Bacillus subtilis and Cl. acid-resistant sporogenes, dried in vacuo, were found to be far more resistant than Spordi spores and, for convenience, the results of the Spordi bands were not given in the result tables in the following examples.
Example 1:
A series of experiments was carried out in a device such as that illustrated in FIG. 2. The carrier gases used to form the plasma consisted of oxygen, argon and pure nitrogen. The aldehyde vapors added to the carrier gas were produced in a bubbling device with solutions of the following aldehydes: formalin (8% formaldehyde), acetaldehyde, glyoxal, malonaldehyde, propionaldehyde, succinaldehyde, butyraldehyde, glutaraldehyde, 2-hydroxyadipaldehyde, crotonalddehyde , acrolein and benzaldehyde. The carrier gas flow rate was between 80 and 100 cc / min at room temperature (about 20 to 25C). The average internal pressure was 66 Pa. The emission frequency was 13.56 MHz and the average power density supplied to the plasma processing chamber was approximately 0.015 W / cm3.
The minimum amount of aldehydes maintained in the continuous circulation of gas plasma was about 10 mg / l.
Table I shows the results of the experiments establishing the influence of the exposure time with the various plasmas seeded with an aldehyde at low temperature. Reference experiments consisted of using gas alone (without aldehyde) and a non-oxidizing plasma (hydrogen gas) with formaldehyde or glutaraldehyde vapors. For each type of bacteria sporulated on the specific support (loop or cylinder), ten samples were used.
In the tables, the results are considered to be satisfactory (followed by the letter P), when no growth is noticed in any of the ten samples, and as failing (followed by the letter F), when the note that 1 to 10 samples have bacterial growth after appropriate culture and heat shock. For reasons of clarity, all the failed tests which precede the first satisfactory tests have been omitted, since it is obvious that the shorter exposure times correspond to failed tests.
As can be seen from the results in Table I, contact times between 10 and 30 min can produce a satisfactory biocidal action, the individual contact times depending on the type of aldehyde vapor used. Table I
EMI5. 1
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Time <SEP> of exposure <SEP> (min) <SEP> Time <SEP> of exposure <SEP> (min) <SEP> Time <SEP> of exposure <SEP> (min)
<tb> <SEP> Type <SEP> of aldehydes <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30
<tb> <SEP> vaporized <SEP> in
<tb> <SEP> on <SEP> gas <SEP> carrier <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CI. <SEP> sporogenes <SEP> B.
<SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CI. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Formaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acetaldehyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb>
Table I (continued)
EMI6.1
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Time <SEP> of exposure <SEP> (min) <SEP> Time <SEP> of exposure <SEP> (min) <SEP> Time <SEP> of exposure <SEP> (min)
<tb> <SEP> Type <SEP> of aldehydes <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10
<SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 30
<tb> <SEP> vaporized <SEP> in
<tb> <SEP> on <SEP> gas <SEP> carrier <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Propionaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Succinaldehyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Butyraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP>
PP
<tb> Glutaraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acrolein <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Benzaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP
<tb> References <SEP> (hydrogen <SEP>
<tb> <SEP> formaldehyde) <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> FP
<tb> Gas <SEP> carrier <SEP> alone <SEP> (without
<tb> <SEP> aldehyde) <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Example 2:
:
Using the same experimental conditions as those of Example 1, except that the exposure time was maintained at around 15 min while the power supplied was successively increased by 0.001 W / cm3 from the chamber treatment up to 0.05-0.1 W / cm3, a new series of experiments was carried out.
As can be seen from the results shown in Table 11, no annihilation was achieved at the lowest power density, but excellent results were often obtained in the range of 0.015 to 0.1 W / cm3. These results show the increased power of annihilation which is achieved by the addition of traces of aldehyde in the gas plasma. Oxygen appeared to be the best carrier gas among the gases used in this series of experiments. All the failed tests which precede the first satisfactory tests have been omitted from Table II, since it is obvious that the lower power densities correspond to failed tests.
Table II
EMI6.2
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Density <SEP> from <SEP> power <SEP> Density <SEP> from <SEP> power <SEP> Density <SEP> from <SEP> power
<tb> <SEP> (10-3 <SEP> Wlcm3) <SEP> (10-3 <SEP> W / cm3) <SEP> (when <SEP> W / cm3)
<tb> <SEP> Type <SEP> of aldehydes <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 100
<tb> <SEP> vaporized <SEP> in
<tb> <SEP> on <SEP> gas <SEP> carrier <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl.
<SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Formaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acetaldehyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Propionaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Succinaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Butyraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP
<SEP> PP
<tb> Glutaraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldehyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Acrolein <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldehyde <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Benzaldehyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> References <SEP> (hydrogen <SEP>
<tb> <SEP> formaldehyde) <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb> Gas <SEP> carrier <SEP> alone <SEP> (without
<tb> <SEP> aldehyde) <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FP
<tb>
Example 3:
:
In another series of experiments, the aldehydes were vaporized from a solution containing 2% of active ingredients, which roughly corresponded to a consumption of 15 cm3 during a 15 min test. However, when taking a sample of the gaseous plasma, it was found that the aldehyde concentration corresponded to 10 mg / min for a flow rate of 100 cc / min. This concentration of aldehyde in the gaseous mass was almost half the value expected from the vaporized aldehyde solution, which shows that approximately half of the active aldehydes are deposited on the wall the treatment chamber.
The aldehyde concentrations indicated in Table III are those which have been observed in the gaseous plasma under normal operating conditions. As can be seen from the results, at the lowest level of 0.1 mg / min, no increase in sporicidal activity was observed with any of the three gases used in the tests. At the I mg / min level, the results were inconsistent. At the 10 mg / min level, most aldehydes improved the sporicidal efficiency of the plasma gas. At the level of 100 mg / min, all the aldehydes showed an increased annihilation activity with respect to the spores compared to those observed with the aldehydes alone or with a non-oxidizing gas, such as hydrogen. loaded with aldehydes.
Table 111
EMI7.1
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Aldehydes <SEP> vaporized, <SEP> speed <SEP> Aldehydes <SEP> vaporized, <SEP> speed <SEP> Aldehydes <SEP> vaporized, <SEP> speed
<tb> <SEP> (mg / min) <SEP> (mg / min) <SEP> (mg / min)
<tb> <SEP> Type <SEP> of aldehydes <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> 100
<tb> <SEP> vaporized <SEP> in
<tb> <SEP> on <SEP> gas <SEP> carrier <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B.
<SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> Formaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acetaldehyde <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Propionaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Succinaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Butyraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FP <SEP> PP
<tb> Glutaraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldehyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Acrolein <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldehyde <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> Benzaldehyde <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP <SEP> FF <SEP> PP
<tb> References <SEP> (hydrogen <SEP> - <SEP>
<tb> <SEP> glutaraldehyde) <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb> Gas <SEP> carrier <SEP> alone <SEP> (without
<tb> <SEP> aldehyde) <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb>
Example 4:
:
Table IV shows the results observed when an isolated aldehyde composition is replaced by a mixture of two different aldehydes or by a mixed formula containing an aldehyde with a non-aldehyde biocidal compound, for example phenol. The mixed composition gave the same results as the isolated aldehyde solution provided that the total aldehyde content remains the same in both formulas. The presence of phenol did not alter the effectiveness of the aldehyde as an agent enhancing sporicidal activity in gas plasma.
A number of experiments with different solutions of germicidal agents other than phenols have not been reported in Table IV. While maintaining the same concentration of aldehydes, the following ingredients were added in equal concentration: halogenated compounds such as chloro-isocyanurates, for example trichloro-S-triazinetrione, and iodophores, for example PVP-iodine complex; inorganic salts, for example selenium sulfide; alcoholic solutions of a zinc decylenate; ammonium compounds; organosulfides such as methylenebisthiocyanate; and nitrogen compounds of fatty amines, such as
N-alkyltrimethylenediamine. In none of the cases was a synergistic effect detected due to the presence of these agents in the vapor phase.
However, slight increases in activity (addition effects) were noted each time the vaporization of the plasma led to the dissociation of the chemical salt with the release of a halogen. The significant corrosive effect of ionized halogens has also been observed, and this makes the use of these chemicals inappropriate in a low temperature plasma gas seed.
Table IV
EMI7.2
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Type <SEP> from <SEP> mixture <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> of aldehydes <SEP> (content <SEP> total
<tb> <SEP> from <SEP> 2% <SEP> in <SEP> aldehydes) <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP>
<tb> Formaldehyde <SEP> + <SEP> Glutaral
<tb> <SEP> dehyde <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb>
Table IV (continued)
EMI8.1
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Type <SEP> from <SEP> mixture
<tb> <SEP> of aldehydes
<SEP> (content <SEP> total <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> CL <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> <SEP> CL <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> from <SEP> 2% <SEP> in <SEP> aldehydes) <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP> L <SEP> C <SEP>
<tb> Succinaldehyde <SEP> + <SEP> Formal- <SEP>
<tb> <SEP> dehyde <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Glutaraldehyde <SEP> + <SEP> Phenol <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Butyraldehyde <SEP> + <SEP> Glutaral
<tb> <SEP> dehyde <SEP> P
<SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> Formaldehyde <SEP> + <SEP> Acetal
<tb> <SEP> dehyde <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P <SEP> P
<tb> References: <SEP> gas <SEP> carrier
<tb> <SEP> alone <SEP> (without <SEP> aldehyde) <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F <SEP> F
<tb>
Example 5:
Another series of experiments were carried out in the apparatus of FIG. 4. Since these experiments were performed at frequencies greater than the frequencies used in Examples 1 to 4, the discharge of microwave luminescence was more uniform inside an experimental polysulfone container.
The pressure of the gas plasma (266 Pa) was slightly higher than the pressure in the previous tests since the microwave discharges are more difficult to induce and to keep at low pressures (133 Pa or less) than the current discharges continuous or high frequency.
Because of the longevity and greater efficiency of free radicals and ionized species in a gaseous microwave plasma, the contact time has been reduced to 10 min. The microwave-transparent plastic / polysulfone container had the following dimensions: 15 x 35 x 25 cm (volume 16.371). The average density of electromagnetic energy inside the resonant cavity of about 0.02 W / cm3 was tuned to the nominal frequency of 2540 MHz (+ 25 MHz). The gas flow rate was adjusted between 900 and 1000 cc / min, which corresponded to an average aldehyde content of 18 mg / min in the plasma phase. During the 10 min of treatment, approximately 18 cc of each aldehyde solution with a weight concentration of 2% had evaporated.
This also corresponded to about twice the amount actually present for the reaction in the gas plasma.
It can be seen from the results shown in Table V that an increase in sporicidal efficiency results from the seeding of the small amount of saturated or unsaturated, aromatic, heterocyclic aldehydes in the continuous gaseous plasma charge , electromagnetic. During the vaporization of furfural, the concentration of this chemical in the circulation stream was 0.0018% by weight, since this chemical had a lower explosive limit in air at the rate of 2.1% by volume .
The 2% aqueous solution was kept for the whole time during evaporation below the flash point of this aldehyde in the open cup, which is about 68 "C. Apart from the benzaldehyde, other aromatic aldehydes such as thiophenaldehyde and pyridine-2-aldehyde have shown qualitatively the same behavior.
Table V
EMI8.2
<tb> <SEP> Gas <SEP> carriers <SEP> Oxygen <SEP> Argon <SEP> Nitrogen
<tb> <SEP> Type <SEP> of aldehydes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes <SEP> B. <SEP> subtilis <SEP> Cl. <SEP> sporogenes
<tb> <SEP> vaporized <SEP> in <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC <SEP> LC
<tb> <SEP> on <SEP> gas <SEP> carrier
<tb> Formaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acetaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Glyoxal <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Malonaldéhyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Propionaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Succinaldehyde <SEP>
PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Butyraldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> 2-Hydroxyadipaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Acrolein <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Crotonaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Benzaldehyde <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> Furfural <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP <SEP> PP
<tb> References: <SEP> gas <SEP> carrier
<tb> <SEP> alone <SEP> (without <SEP> aldehydes) <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FP <SEP> FF <SEP> FF <SEP> FF
<tb>