La présente invention concerne la mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans une cuve de traitement et, plus particulièrement, un procédé et un appareil pour mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux au moyen d'une sonde pour gaz en semi-conducteur, dans un système utilisé pour des traitements tels que la stérilisation et la désinfection, consistant à mettre en contact l'objet à traiter avec du peroxyde d'hydrogène gazeux dans une cuve de traitement, en maintenant au moins la pression à un niveau constant.
Lorsque le peroxyde d'hydrogène gazeux se décompose en oxygène et en eau (qui sont tous deux inoffensifs) en venant en contact avec un solide, l'oxygène naissant formé ayant un effet stérilisant ainsi que d'autres effets, peut être utilisé comme agent stérilisant et désinfectant, dans une large gamme d'applications possibles. Il est couramment utilisé dans des traitements de stérilisation et de désinfection de divers produits tels que des matières premières pour l'industrie pharmaceutique, des produits pharmaceutiques finis, des emballages alimentaires, des articles et des équipements pharmaceutiques et médicaux, ainsi que dans l'industrie alimentaire.
Dans de tels traitements, le peroxyde d'hydrogène gazeux à une concentration spécifiée est introduit à une certaine pression, généralement à la pression atmosphérique, dans des cuves de traitement renfermant des objets à traiter, par exemple des articles de conditionnement, pour stériliser et désinfecter ces objets par le contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux.
Le problème qui se pose toutefois est que la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux diminue au cours du temps dans la cuve de traitement, parce qu'il est décomposé et consommé quand sa vapeur vient en contact avec l'objet à traiter et avec la paroi interne de la cuve elle-même. La stérilisation et la désinfection avec le peroxyde d'hydrogène utilisent l'oxygène naissant qui est produit par la décomposition du peroxyde d'hydrogène. La stérilisation et la désinfection deviennent ainsi inefficaces quand la concentration du peroxyde d'hydrogène tombe en dessous d'un certain niveau. Toutefois, il serait tout à fait inutile d'introduire trop de peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve et de maintenir la concentration plus haut que nécessaire pour assurer la stérilisation et la désinfection.
En outre, l'élimination du peroxyde d'hydrogène gazeux excédentaire augmente les coûts, parce qu'il faut alors prévoir des installations importantes pour traiter le peroxyde d'hydrogène gazeux avant de le décharger dans l'atmosphère.
Pour effectuer efficacement une stérilisation et une désinfection, la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans une cuve de traitement doit être contrôlée et maintenue dans une plage appropriée. Pour contrôler efficacement la concentration, il est essentiel de pouvoir mesurer avec précision et en temps réel la concentration du peroxyde d'hydrogène dans la cuve.
Parmi les méthodes connues de mesure directe de la concentration du peroxyde d'hydrogène, on peut citer l'électrolyse à potentiel contrôlé, la photométrie sur des papiers indicateurs et l'utilisation de tubes de mesure. Toutefois, aucune de ces méthodes ne permet une mesure en temps réel de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux. Dans ces conditions, aucune de ces méthode ne convient pour le dosage de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux lors de traitements tels que la stérilisation et la désinfection.
La méthode d'électrolyse à un potentiel contrôlé fait appel à une sonde de concentration comprenant une électrode de travail et une contre-électrode placée dans une région contenant une solution électrolytique, isolée de l'extérieur par une cloison. Lorsque le peroxyde d'hydrogène gazeux traverse la cloison et diffuse dans la région contenant la solution électrolytique, il est absorbé sur l'électrode de travail comprenant un catalyseur électrochimique et provoque une réaction d'oxydation ou de réduction provoquant l'apparition entre les électrodes d'un courant électrique, qui est mesuré, ce qui permet de mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène dans la phase gazeuse.
Le problème avec cette méthode est que le peroxyde d'hydrogène gazeux, c'est-à-dire le gaz à doser qui a diffusé dans la région contenant une solution électrolytique, va être absorbé par la solution électrolytique et y rester une fois que la mesure est finie (c'est-à-dire après la stérilisation et après l'évacuation du peroxyde d'hydrogène gazeux de la cuve de traitement) et le peroxyde d'hydrogène adsorbé par l'électrode de travail mettra beaucoup de temps à s'éliminer. ceci est particulièrement vrai, quand la concentration du peroxyde d'hydrogène appliquée est suffisamment élevée pour assurer une stérilisation et une désinfection effective, c'est-à-dire pas inférieure à 500 ppm par exemple. L'utilisation d'une très basse concentration, par exemple 10 ppm, ne pose pas ce problème.
Une sonde de mesure de la concentration comprenant une telle électrode de travail est lent à réagir aux changements de concentration du peroxyde d'hydrogène et ne permet pas de mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène en temps réel de manière précise.
La méthode photométrique faisant appel à un papier indicateur est mise en Öuvre par une sonde de mesure de la concentration avec un papier indicateur incorporé. Ce papier reçoit un traitement spécial avec un composé chimique de manière à se colorer au contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux. En mesurant l'intensité de la coloration du papier indicateur, on mesure la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux. Le papier indicateur contient, en plus du composé chimique assurant sa coloration, une certaine quantité d'eau, pour faciliter la coloration. Le problème est que, quand le peroxyde d'hydrogène gazeux vient en contact avec l'humidité contenue dans le papier indicateur, il se dissout dans l'eau, ce qui provoque un changement de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux au voisinage du détecteur de concentration, et rend une mesure précise virtuellement impossible.
Egalement l'objet à traiter est souvent mis dans la cuve de traitement et séché, parce que si de l'humidité est présente sur l'objet à stériliser et à désinfecter, le peroxyde d'hydrogène gazeux se dissout, ce qui diminue l'efficacité de la stérilisation de l'objet à traiter par le peroxyde d'hydrogène gazeux. or, si l'objet dans la cuve est séché, le papier indicateur dans le détecteur de concentration est également séché et l'humidité contenue dans le papier indicateur s'évapore de celui-ci. Dans ces conditions, une mesure précise du peroxyde d'hydrogène gazeux avec un tel papier indicateur est virtuellement impossible. En outre, il se pose le problème que le composé chimique contenu dans le papier indicateur peut colorer les objets à traiter lorsqu'il s'évapore.
La méthode photométrique faisant appel à un papier indicateur ne convient donc pas et ne peut pas être adoptée comme méthode pour la mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux lors de stérilisations et de désinfections qui doivent se faire dans une atmosphère à basse humidité.
La méthode de mesure avec un tube consiste à remplir un tube en verre avec un agent détecteur qui subit une réaction chimique et change de couleur au contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux dans le tube. L'idée est que, quand le peroxyde d'hydrogène gazeux pénètre dans le tube en arrivant par l'entrée du tube, l'agent détecteur change de couleur. La longueur sur laquelle la couleur a changé est mesurée en utilisant une échelle sur le tube en verre pour déterminer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux. Toutefois, cette méthode ne permet par une mesure en continu de la concentration et ne permet pas de mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux en temps réel.
Ayant constaté que des sondes en semi-conducteur, qui sont largement utilisées pour la mesure de la concentration de H2, du CO, de l'alcool et d'autres composés chimiques, pouvaient être appliquées à la mesure du peroxyde d'hydrogène gazeux (ceci correspond à l'art antérieur), les présents inventeurs ont mis au point une méthode permettant de doser celui-ci, cette méthode consistant à placer une sonde pour gaz en semiconducteur à l'intérieur de la cuve de traitement et un indicateur de concentration à l'extérieur, de manière à ce que la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur soit convertie en concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux et que le résultat de la mesure soit indiqué sur l'indicateur de concentration.
La sonde pour gaz en semi-conducteur du type susmentionné comprend généralement un élément détecteur en oxyde métallique fritté, des électrodes pénétrant dans cet élément et un moyen pour chauffer l'élément détecteur (chauffage du type direct ou indirect). Le principe de cette méthode de l'art antérieur est le suivant: quand les constituants gazeux sont adsorbés sur la surface de particules d'un oxyde tel qu'un oxyde semiconducteur du type n et un oxyde semi-conducteur du type p, les électrons libres autour de la surface se déplacent pour changer l'électro-conductivité. On détecte ce changement de l'électro-conductivité. Quand du peroxyde d'hydrogène est adsorbé chimiquement par l'élément en oxyde semi-conducteur dans la cuve de traitement, les électrons libres se déplacent dans l'élément, en augmentant l'électro-conductivité de l'élément. La réaction est très rapide.
Cela signifie que la sonde réagit rapidement aux changements de concentration.
En même temps, l'indicateur de concentration auquel les signaux de sortie sont fournis d'une manière continue depuis la sonde pour gaz en semi-conducteur, indique une concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux, qui est une valeur convertie de la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur. Le facteur de conversion est ajusté au préalable sur la base de données expérimentales représentant la relation entre la sortie de la sonde et la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
L'expérience est menée conformément à la procédure qui suit une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène ayant les mêmes propriétés que celle à utiliser dans la stérilisation et la désinfection est injectée par une micro-seringue dans un récipient expérimental fermé (résistant à la chaleur) rempli d'une atmosphère propre et évaporée complètement par un chauffage rapide par un dispositif de chauffage ou similaire. La température et l'humidité à l'intérieur du récipient expérimental étant maintenues constantes, on effectue des mesures à la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur montée dans le récipient expérimental. En d'autre termes, la diminution de la résistance est convertie en augmentation de la tension, par exemple par un circuit électrique.
La quantité de peroxyde d'hydrogène aqueux injecté est modifiée et les sorties de la sonde sont mesurées après l'injection de différentes quantités, ce qui permet d'obtenir la relation entre la sortie de la sonde et la concentration du peroxyde d'hydrogène. La concentration du peroxyde d'hydrogène dans la cuve expérimentale peut être calculée à partir du volume du récipient expérimental et de la concentration et de la quantité de solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène injectée. La corrélation ainsi obtenue est toujours constante et c'est à partir de cette corrélation que l'on peut obtenir un facteur de conversion constant.
Avec cet art antérieur tel qu'il est décrit, la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur peut être convertie avec un facteur de conversion et représentée sur un indicateur de concentration. Ainsi, la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve de traitement peut être connue en temps réel. Cela signifie que la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux peut être bien contrôlée et que les opérations de stérilisation et de désinfection peuvent être effectuées de manière efficace.
Il a toutefois été trouvé que la concentration déterminée par cette méthode de l'art antérieur pouvait différer du niveau réel du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve de traitement et qu'aucune mesure précise de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux ne pouvait être faite avec la sonde pour gaz en semi-conducteur.
Dans un effort pour résoudre ce problème, les inventeurs ont effectué différentes expérimentations et recherches. Il a été découvert que, même quand la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux était maintenue à un niveau constant dans la cuve de traitement, la sortie de la sonde changeait avec les changements de température ou d'humidité dans la cuve de traitement. Le facteur de conversion pour convertir la sortie de la sonde en concentration de peroxyde d'hydrogène était basé sur les données obtenues avec la température et l'humidité à des niveaux constants dans la cuve expérimentale comme décrit.
Il a été trouvé que dans le traitement réel de stérilisation et de désinfection dans lequel la température et l'humidité varient, la valeur obtenue en convertissant la sortie de la sonde avec ledit facteur de conversion pouvait être différente de la concentration réelle du peroxyde d'hydrogène gazeux. Le procédé de l'art antérieur ne permet pas de contrôler la concentration correctement dans de tels traitements de stérilisation et de désinfection, qui en pratique, sont effectués dans des conditions variables de température ou d'humidité.
Un objet de la présente invention est de fournir une méthode de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux qui permet, en toutes circonstances, une mesure précise en temps réel de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans une cuve de traitement (concentration effective) dans des conditions variables de température ou d'humidité dans la cuve, pour garantir un traitement de stérilisation et de désinfection efficace et effectif. Un autre objet de la présente invention est de fournir un appareil pour mettre en Öuvre correctement la méthode susmentionnée.
La méthode de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, selon la présente invention est une méthode qui détermine la concentration au moyen d'une sonde en semiconducteur dans un système de traitement agencé de manière à ce que l'objet à traiter vienne en contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux. Pour atteindre les objectifs susmentionnés, la présente invention propose de mesurer et d'indiquer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, spécialement de trois manières différentes, en utilisant trois types d'appareils différents:
Humidité variable
La première méthode est applicable à des traitements tels que la stérilisation et la désinfection qui sont effectuées dans une cuve de traitement avec une pression fixe effective dans la cuve, correspondant habituellement à la pression atmosphérique et une température effective fixe dans la cuve, mais où l'humidité varie. La sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur est corrigée en fonction de l'humidité dans la cuve sur la base de données de corrélation prédéterminées (données d'humidité variable) entre la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur et la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, où l'humidité est un paramètre. La valeur ainsi corrigée est indiquée sur l'indicateur de concentration en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
Température variable
La seconde méthode est utilisable avec des traitements tels que la stérilisation et la désinfection effectuées dans une cuve de traitement avec une pression fixe dans la cuve maintenue à un niveau constant, habituellement la pression atmosphérique et avec l'humidité dans la cuve maintenue à un niveau constant, alors que la température dans la cuve est variable. La sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur est corrigée en fonction de la température dans la cuve sur la base de données de corrélation prédéterminées (données de température variable) entre la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur et la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, où la température est un paramètre. La valeur ainsi corrigée est indiquée sur l'indicateur de concentration en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
Température et humidité variables
La troisième méthode est mise en oeuvre dans des traitements de type stérilisation et désinfection qui sont effectuées dans une cuve de traitement avec une pression dans la cuve maintenue à un niveau constant, habituellement la pression atmosphérique, mais avec une température et une humidité variables. La sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur est corrigée en fonction de la température et de l'humidité dans la cuve sur la base de corrélations prédéterminées (données de température et humidité variables) entre la sortie de la sonde pour gaz en semiconducteur et la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, où la température et l'humidité sont des paramètres. La valeur ainsi corrigée est indiquée sur l'indicateur de concentration en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux (appareil du premier type) comprend une sonde pour gaz en semi-conducteur pour mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve, un détecteur d'humidité pour mesurer l'humidité dans la cuve, une unité de calcul pour corriger la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur sur la base de données d'humidité variable prédéterminées et de l'humidité mesurée dans la cuve par le détecteur d'humidité et un indicateur de concentration pour indiquer la valeur corrigée obtenue dans l'unité de calcul en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la seconde méthode (appareil du second type) comprend une sonde de mesure pour gaz en semi-conducteur, pour mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve, un détecteur de température pour mesurer la température dans la cuve, une unité de calcul pour corriger la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur sur la base de données prédéterminées de température variable et de la température mesurée dans la cuve par le détecteur de température et un indicateur de concentration pour indiquer la valeur corrigée obtenue par l'unité de calcul en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la troisième méthode (appareil du troisième type) comprend une sonde pour gaz en semi-conducteur pour mesurer la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve, un détecteur de température pour mesurer la température dans la cuve, un détecteur d'humidité pour mesurer l'humidité dans la cuve, une unité de calcul pour corriger la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur sur la base des données de température et d'humidité variables prédéterminées et sur la base de la température et de l'humidité mesurées dans la cuve par les détecteurs respectifs et un indicateur de concentration pour afficher la valeur corrigée obtenue par l'unité de calcul en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
La fig.
1 est une représentation schématique d'un exemple d'un système de stérilisation équipé avec le premier type d'appareil.
La fig. 2 est un graphique logarithmique montrant un exemple général de données de conversion des sorties en concentrations dans des conditions de température constante et d'humidité constante.
La fig. 3 est un graphique logarithmique montrant un exemple général de données d'humidité variable.
La fig. 4 est un graphique logarithmique montrant un exemple spécifique de données d'humidité variable.
La fig. 5 est une représentation schématique d'un exemple de système de stérilisation équipé avec le second type d'appareil.
La fig. 6 est un graphique logarithmique montrant un exemple général de données de température variable.
La fig. 7 est un graphique logarithmique montrant un exemple spécifique de données de température variable.
La fig.
8 est une représentation schématique d'un exemple de système de stérilisation équipé avec le troisième type d'appareil.
La fig. 9 est un graphique logarithmique montrant un exemple général de données de température et d'humidité variables.
La fig. 10 est un graphique logarithmique montrant un exemple spécifique de données de température et d'humidité variables.
La construction de la présente invention va maintenant être décrite d'une manière détaillée en se reportant aux fig. 1 à 4 (premier type d'appareil), aux fig. 5 à 7 (second type d'appareil) et aux fig. 8 à 10 (troisième type d'appareil). Ces formes d'exécution concernent des exemples où la présente invention est utilisée pour la stérilisation et la désinfection de matières telles que des matières premières pour l'industrie pharmaceutique.
Exemple 1
Humidité variable
Les fig. 1 à 4 illustrent une forme d'exécution correspondant au premier appareil mettant en oeuvre la première méthode. Le système pour le traitement par le peroxyde d'hydrogène gazeux représenté sur la fig. 1 comprend une cuve de traitement 2 dans laquelle un objet 1 à traiter, comme par exemple une matière première pour l'industrie pharmaceutique, est placé pour sa stérilisation, un générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux pour produire du peroxyde d'hydrogène gazeux 3, une ligne d'alimentation 5 pour introduire de manière continue le peroxyde d'hydrogène gazeux 3 depuis le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux, dans la cuve de traitement 2,
une ligne d'évacuation 6 pour évacuer le gaz d'échappement 3a contenant le peroxyde d'hydrogène en excès hors de la cuve de traitement 2 et un appareil de mesure 7a qui mesure et indique la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve de traitement 2 (concentration dx), en temps réel. Le système est conçu pour que l'objet 1 à traiter soit amené en contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux 3 pour une stérilisation dans la cuve de traitement 2 dans des conditions où l'humidité dans la cuve peut varier, alors que la pression et la température dans la cuve restent toutes deux à un niveau constant.
Le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux est conçu de manière à chauffer et à vaporiser une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène 8 (par exemple: concentration 31 pourcent en poids et poids spécifique 1, 1) arrivant depuis une source d'une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène 8a et à mélanger la solution vaporisée avec un gaz vecteur 9, pour produire du peroxyde d'hydrogène gazeux 3, comme représenté sur la fig. 1. Il est à noter que la concentration dx dans la cuve peut être librement ajustée en réglant le débit du peroxyde d'hydrogène gazeux arrivant par la ligne d'alimentation 5 dans la cuve de traitement 2 ou en contrôlant la quantité de peroxyde d'hydrogène gazeux générée par le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux.
La ligne d'évacuation 6, non représentée sur la figure, est pourvue d'une unité de traitement des gaz de sortie, dans laquelle le peroxyde d'hydrogène contenu dans les gaz d'échappement 3a est rendu inoffensif avec un agent capable de décomposer le peroxyde d'hydrogène tel que le charbon actif pour ne le libérer dans l'atmosphère, après dilution, qu'à une concentration - généralement inférieure à 1 ppm - qui le rend inoffensif.
Dans le traitement de stérilisation susmentionné, la pression dans la cuve est généralement maintenue à la pression atmosphérique et la température est maintenue contante à un point tF dans la plage allant de 20 à 50 DEG C. L'humidité hx dans la cuve varie entre 0,1 et 15 mg/l en fonction de l'humidité du gaz vecteur 9 et de la quantité de solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène 8 fournie au générateur de peroxyde d'hydrogène gazeux, pour la vaporisation.
L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la présente forme d'exécution (premier appareil 7a) comprend, comme représenté sur la fig. 1, une sonde 71 pour gaz en semi-conducteur pour mesurer la concentration dx dans la cuve, un détecteur d'humidité 72 pour mesurer l'humidité hx dans la cuve, une unité de calcul 74a où les signaux de mesure sont reçus constamment depuis la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur et le détecteur d'humidité 72, et vérifiés par rapport aux données d'humidité variable préenregistrées Qx et un indicateur de concentration 75, pour afficher la concentration, grâce aux signaux fournis par l'unité de calcul 74a.
Le premier type d'appareil est réalisé de manière à ce que la stérilisation dans le présent système de traitement soit effectuée dans les conditions susmentionnées, c'est-à-dire avec une pression fixe à l'intérieur de la cuve (pression atmosphérique) et avec une température tF dans la cuve maintenue à un niveau constant, mais avec une humidité hx dans la cuve qui est variable et que l'unité de calcul 74a corrige la sortie de la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur (sortie gx de la sonde), en utilisant l'humidité hx détectée par le détecteur d'humidité 72, et la donnée d'humidité variable Qx, c'est-à-dire en utilisant les données de corrélation entre la sortie de la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur et la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, où l'humidité est un paramètre.
L'indicateur de concentration 75 affiche ensuite la valeur corrigée de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
La sonde 71 pour gaz en semi-conducteur comprend un élément de sonde réalisé en un matériau fritté du type oxyde métallique dont l'électro-conductivité change au contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux 3, des électrodes pénétrant dans cet élément et un moyen pour chauffer l'élément de sonde (chauffage de type direct ou indirect). Le principe est le suivant: quand les constituants gazeux sont adsorbés sur la surface des particules d'oxydes comme par exemple d'oxydes semi-conducteurs du type n (SnO2, ZnO, V2O5, gamma -Fe2O3, TiO2, CdO) et d'oxydes semi-conducteurs du type p (NiO, Cr2O3, CU2O, MnO2, MnO) qui forment un élément de sonde, les électrons libres près de la surface se déplacent et changent l'électro-conductivité. Ce changement de l'électro-conductivité est détecté et utilisé.
L'augmentation de l'électro-conductivité au contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux 3 ou la diminution de la résistance est convertie en une augmentation de tension par un circuit électrique de sortie. L'élément de sonde est chauffé pour augmenter la vitesse d'adsorption du gaz et de l'oxygène par la surface du semi-conducteur et leur désorption, afin d'augmenter la vitesse de réponse dans la mesure du gaz. La température de chauffage est fixée généralement ou de préférence à 200-400 DEG C. La sonde 71 pour gaz en semi-conducteur utilisée dans le premier type d'appareil 7a peut être une sonde de mesure de fuite de gaz disponible commercialement (par exemple, le modèle 812 de Figaro Giken Co., Ltd. du Japon) et conçue pour la détection d'alcool et de solvants organiques gazeux.
La sonde pour gaz modèle # 812 a un élément de sonde fait en SnO2 fritté et ils peuvent être chauffés à 350 DEG C par un fil chauffant en Nichrome placé à l'intérieur.
Les données d'humidité variable Qx peuvent généralement être obtenues par la procédure suivante: la même sonde pour gaz en semi-conducteur que la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur susmentionnée est montée dans une cuve expérimentale appropriée reliée au générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux. Une quantité spécifique de solution de peroxyde d'hydrogène (concentration 31 pour-cent en poids, poids spécifique 1, 11) est injectée à l'aide d'une micro-seringue dans le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux et cette solution est évaporée complètement de manière instantanée grâce au chauffage par le dispositif de chauffage et mélangée avec le gaz vecteur 9, pour produire du peroxyde d'hydrogène gazeux.
Une mesure est alors faite de la sortie (donnée de sortie) Gx de la sonde pour gaz en semi-conducteur montée dans la cuve expérimentale avec l'humidité Hx (donnée d'humidité) et la température Tx (donnée de température) dans la cuve maintenues à un niveau constant sous une pression atmosphérique. La concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux Dx (donnée de concentration) dans cette cuve expérimentale peut être calculée avec précision à partir du débit du gaz vecteur 9, de la concentration, du poids spécifique et la quantité injectée de la solution aqueuse 8 de peroxyde d'hydrogène évaporée complètement dans le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux.
Avec un débit de gaz servant de vecteur 9 maintenu à un niveau constant, la quantité de solution aqueuse 8 de peroxyde d'hydrogène injectée est modifiée dans une pluralité d'étapes (L étapes). A chaque étape d'injection, la procédure susmentionnée (étapes depuis l'injection de la solution aqueuse 8 de peroxyde d'hydrogène jusqu'à la mesure des données de sortie) est répétée dans les mêmes conditions que décrit précédemment. On obtient ainsi les données de corrélation (données de conversion des sorties en concentrations) Px entre les données de sorties G1, G2 ... GL et les données de concentrations D1, D2 ... DL à une donnée d'humidité spécifique Hx et à une donnée de température spécifique Tx. Lorsque cette corrélation entre les données de sorties G1, G2 .... GL et les données de concentrations D1, D2 ...
DL indiquée par les données de conversion Px des sorties en concentrations est représentée sur un graphique logarithmique avec les données de sortie Gx sur l'axe des ordonnées et les données de concentration Dx sur l'axe des abscisses du graphique logarithmique, Px va être linéaire avec un gradient pratiquement fixe, comme représenté sur la fig. 2. La plage dans laquelle une quantité d'une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène est injectée, est modifiée de manière à ce que la plage (D1 </= Dx </= DL) de variation de la donnée de concentration Dx à calculer correspond à ou englobe la plage prévue (d1 </= dx </= dL) de variation de la concentration dx dans la cuve selon la présente invention, en d'autres termes que D </= d1, DL >/= dL.
Dans l'étape suivante, en changeant l'humidité du gaz vecteur 9, la donnée d'humidité Hx est changée successivement à des intervalles de temps courts dans une pluralité d'étapes (N étapes) où l'on conserve la donnée de température Tx à un niveau constant de température TF identique à la température tF maintenue constante dans la cuve et où on fait varier la donnée d'humidité Hx dans la plage (H1 </= Hx </= HN) correspondant à ou englobant la plage prévue d'humidité hx dans la cuve (h1 </= hx </= hN), en d'autres termes que H1 </= h1, HN </= hN. A des données d'humidité différentes H1, H2 ... HN, le calculateur calcule des données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PN, de la même manière que celle décrite ci-dessus, ce qui permet d'obtenir les données d'humidité variable Qx.
En d'autres termes, les données d'humidité variable Qx sont constituées de N éléments de données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PN avec l'humidité variant dans une plage d'humidité spécifique (H1 </= Hx </= HN) à une température spécifique (Tx = TF = tF = constante). La corrélation entre les données de sortie G1, G2 ... et les données de concentration D1, D2 ... à chaque donnée de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PN constituant les données d'humidité variable Qx est représentée sur le graphique logarithmique susmentionné. Comme le montre la fig. 3, le gradient est approximativement linéaire. Il est à noter que les gradients des données de conversion des sorties en concentrations respectives P1, P2 ...
PN ne sont généralement pas identiques et que les données d'humidité variable Qx sont représentées par N éléments de lignes droite avec différents gradients, comme représenté sur la fig. 3. Les lignes droites respectives fournissent les données de conversion P1, P2 ... PN aux humidités respectives H1, H2 ... HN. Sur la fig. 3, on a uniquement représenté les données de conversion des sorties en concentrations P1, PE, PN aux données d'humidité H1, HE, HN (H1 < HE < HN), pour des raisons de commodité.
Comme exemple concret, la fig. 4 montre, par exemple, une partie des données d'humidité variable Qx enregistrées dans l'unité de calcul 74a dans le cas où la stérilisation est effectuée dans le système de traitement susmentionné avec une pression à l'intérieur de la cuve égale à la pression atmosphérique, une température à l'intérieur de la cuve égale à 30 DEG C, une humidité de 0,1 à 15 mg/litre et une concentration du peroxyde d'hydrogène dans la cuve de 200 à 2000 ppm. On obtient une représentation sur un graphique logarithmique des données de conversion des sorties en concentrations P1, P2, P3, P4, P5 pour des données d'humidité Hx de 0,43 mg/litre, 0,67 mg/litre, 3,5 mg/litre, 5,1 mg/litre, 10,4 mg/litre.
Les mesures ont été faites dans les conditions suivantes et en utilisant les procédures suivantes: la cuve expérimentale était une cuve en plastique ayant une capacité de 136 litres; la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène injectée dans le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux était une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène à une concentration de 31% ayant un poids spécifique de 1, 11; la sonde pour gaz en semi-conducteur montée dans la cuve expérimentale était le modèle 812 de Figaro Giken Go., Ltd., Japon. Avec la pression dans la cuve maintenue à la pression atmosphérique et la température maintenue à 30 DEG C, l'humidité dans la cuve expérimentale a été changée en cinq étapes: 0,43 mg/litre, 0,67 mg/litre, 3,5 mg/litre, 5,1 mg/litre et 10,4 mg/litre.
A chaque niveau d'humidité, la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve expérimentale a été changée dans la plage allant de 200 à 2000 ppm et la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur a été mesurée. Les mesures ont ensuite été portées sur un graphique logarithmique.
La mesure de la concentration dx dans la cuve avec l'appareil 7a du premier type et l'affichage de la concentration par l'indicateur 75 sont effectués selon la première méthode par l'unité de calcul 74a avec les données d'humidité variable Qx enregistrées dans celle-ci, comme suit.
L'humidité hx dans la cuve est d'abord détectée par le détecteur d'humidité 72. Les données d'humidité variable Qx sont utilisées pour choisir la donnée de conversion des sorties en concentrations PE obtenue à la donnée d'humidité HE correspondant à l'humidité détectée hE. Cette donnée de conversion des sorties en concentrations PE permet d'obtenir la donnée de concentration DA en utilisant la donnée de sortie fournie GA correspondant à la sortie gA de la sonde, comme représenté sur la fig. 3. La valeur (corrigée par calcul) correspondant à la donnée de concentration DA est affichée en tant que concentration dA du peroxyde d'hydrogène gazeux sur l'indicateur 75. On peut ainsi déterminer avec précision la concentration dA dans la cuve.
Si l'humidité hx dans la cuve n'est pas fixe, il peut arriver que la sortie gA de la sonde ne change pas, même quand la concentration dx dans la cuve change. Dans ce cas, la donnée correcte de conversion des sorties en concentrations est choisie en tenant compte du changement de l'humidité hx dans la cuve, et une concentration dx précise est indiquée par l'indicateur de concentration 75. Si, par exemple, l'humidité hx dans la cuve change de hE à h1 (ou hN), ceci sera détecté par le détecteur d'humidité 72 et la donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PN) obtenue à la donnée d'humidité H1 (ou HN) correspondant à l'humidité détectée h1 (ou hN) sera sélectionnée à nouveau.
Cette donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PN) va fournir la donnée de concentration D1 (ou DN) en utilisant la donnée de sortie GA correspondant à la sortie gA de la sonde, comme représenté sur la fig. 3. La valeur correspondant à cette donnée de concentration D1 (ou DN) va être indiquée sur l'indicateur de concentration 75 en tant que concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux d1 (ou dN). De cette manière, le changement de la concentration dx dans la cuve de dA à d1 (ou dN) est clairement visible sur l'indicateur de concentration 75.
Par contre, il peut arriver que l'humidité hx dans la cuve change alors que la concentration dx dans la cuve reste inchangée, ce qui change la sortie gx de la sonde. Dans un tel cas également, la donnée correcte de conversion des sorties en concentrations va être choisie en tenant compte du changement de l'humidité hx dans la cuve, avec la lecture de la concentration restant inchangée sur l'indicateur de concentration 75. Par exemple, si la sortie gx de la sonde passe de gA à g1 (ou gN) avec l'humidité hx de la cuve changeant de hE à h1 (ou hN), une nouvelle donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PN) est choisie en tenant compte de la donnée d'humidité H1 (ou HN) correspondant à l'humidité h1 (ou hN) détectée par le détecteur d'humidité 72.
Cette nouvelle donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PN) permet d'obtenir le signal de concentration DA en tenant compte de la donnée de sortie G1 (ou GN) correspondant à la sortie g1 (ou gN) de la sonde, comme représenté sur la fig. 3. La valeur correspondant à cette donnée de concentration DA est indiquée comme étant la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dA sur l'indicateur de concentration 75. Ainsi, le fait que la concentration dA dans la cuve n'a pas changé sera clairement visible sur l'indicateur de concentration 75.
La conversion de la sortie gx de la sonde en concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux à l'aide des données d'humidité variable Qx s'effectue par un calcul prenant en compte la sortie gx de la sonde, l'humidité détectée hx et les données d'humidité variable Qx enregistrées dans l'opérateur 74a, pour choisir la concentration dx dans la cuve, qui est exacte ou la plus proche possible. Dans ces conditions, la différence entre la valeur calculée et la concentration dx réelle dans la cuve peut être minimisée en déterminant avec précision d'autres données d'humidité variable Qx, c'est-à-dire en augmentant autant que possible le nombre N de données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ...
PN qui constituent les données d'humidité variable Qx et le nombre L de données de sortie et de données de concentration aux données de conversions respectives des sorties en concentrations P1, P2 ... PN.
Le peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve de traitement 2 est adsorbé chimiquement sur l'élément en oxyde semiconducteur dans la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur. Ensuite, les électrons libres sont déplacés dans l'élément, en augmentant l'électro-conductivité. La réaction commence très rapidement et, dans ces conditions, la sortie gx de la sonde indique rapidement les changements dans la concentration dx dans la cuve.
Ceci montre que la première méthode faisant appel au premier type d'appareil 7a permet une mesure précise directe et en temps réel de la concentration dx dans la cuve, même dans des conditions où l'humidité hx dans la cuve fluctue. Ainsi, la concentration dx dans la cuve peut être contrôlée correctement et facilement et la stérilisation et la désinfection des objets 1 à traiter, comme par exemple les matières premières pour l'industrie pharmaceutique, peuvent être effectuées de manière efficace et effective.
Exemple 2
température variable
Les fig. 5 à 7 illustrent une forme d'exécution correspondant au second appareil mettant en Öuvre la seconde méthode. Le système pour le traitement par le peroxyde d'hydrogène gazeux représenté sur la fig. 5 comprend une cuve de traitement 2, un générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux, une ligne d'alimentation 5, une ligne de sortie 6 et un appareil 7b de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux, et il est identique à celui de l'exemple 1, sauf pour les conditions de stérilisation (pression dans la cuve, température dans la cuve et humidité dans la cuve) et par la conception de l'appareil 7b de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
Concrètement, le système de traitement est agencé de manière à ce que l'objet 1 à traiter, tel qu'une matière première pour l'industrie pharmaceutique, soit amené en contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux 3 pour une stérilisation dans la cuve de traitement 2, dans des conditions où la température tx de la cuve varie, mais la pression dans la cuve et l'humidité dans la cuve restent fixes. Généralement, la pression dans la cuve est maintenue à la pression atmosphérique et l'humidité dans la cuve est maintenue à une valeur hE constante entre 0,1 et 15 mg/litre. La température tx dans la cuve peut fluctuer entre 20 et 50 DEG C en fonction des conditions de traitement.
L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la présente forme d'exécution (second type d'appareil 7b) comprend, comme représenté sur la fig. 5, une sonde 71 pour gaz en semi-conducteur pour détecter la concentration dx dans la cuve, une sonde de température 73 pour mesurer la température tx dans la cuve, une unité de calcul 74b à laquelle les signaux de mesure sont fournis de manière continue depuis la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur et le détecteur de température 73 et vérifiés par rapport à des données préenregistrées de température variable Rx dans un calcul de comparaison et un indicateur de concentration 75 pour afficher une concentration correspondant aux signaux d'entrée fournis par l'unité de calcul 74b.
Le second type d'appareil est réalisé de manière à ce que, quand la stérilisation dans le présent système de traitement est effectuée dans les conditions susmentionnées (pression interne fixe dans la cuve, correspondant à la pression atmosphérique et humidité hE dans la cuve maintenue à un niveau constant, alors que la température tx varie), l'unité de calcul 74b corrige la sortie de la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur (sortie gx de la sonde) en tenant compte de la température tx dans la cuve, détectée par le détecteur de température 73 et sur la base des données de température variable Rx, c'est-à-dire des données de corrélation entre la sortie de la sonde 71 pour gaz en semiconducteur et la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux lorsque la température est un paramètre.
L'indicateur de concentration 75 indique alors la valeur corrigée de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux. La sonde 71 pour gaz en semi-conducteur et l'indicateur 75 de concentration sont les mêmes que ceux utilisés dans l'appareil 7a du premier type.
Les données de température variable Rx peuvent généralement être établies de la même manière que les données d'humidité variable Qx: les données de température Tx sont changées successivement à des intervalles de temps courts dans une pluralité d'étapes (M étapes), la donnée d'humidité Hx étant maintenue à un niveau constant HE identique à l'humidité constante hE maintenue dans la cuve et avec la plage de données de température variable Tx (T1 </= Tx </= TM) correspondant à ou englobant la plage prévue de variabilité de la température tx dans la cuve (t1 </= tx </= tM) (généralement 20 DEG C </= tx </= 50 DEG C), avec donc T1 </= t1, TM >/= tM. A différentes données de température T1, T2 ... TM, on établit des données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PM de la même manière que décrit précédemment, ce qui permet d'obtenir les données de température variable Rx.
En d'autres termes, M éléments des données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... Pm vont être les données de température variable Rx quand la température varie à l'intérieur d'une plage spécifiée (T1 </= Tx </= TM) dans des conditions specifiées d'humidité (Hx = HE = hE = constante). La corrélation entre les données de sortie G1, G2 ... GM et les données de concentration D1, D2 ... DM pour chaque donnée de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PM constituant l'ensemble de données de température variable Rx est représentée sur la graphique logarithmique susmentionné. Comme représenté sur la fig. 6, le gradient est approximativement linéaire. Il est à noter que les gradients des données de conversion des sorties en concentrations respectifs P1, P2 ...
PM sont généralement non identiques et que les données de température variable Rx sont représentées par M éléments ou lignes droites avec différents gradients, comme représenté sur la fig. 6. Les lignes droites respectives donnent les données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PM aux données de température respectives T1, T2 ... TM. Sur la fig. 6, on a représenté uniquement les données de conversion des sorties en concentrations P1, PF, PM obtenues aux données de températures T1, TF, TM (T1 < TF < TM), pour des raisons de commodité.
Comme exemple concret, la fig, 7 montre une partie des données de température variable Rx à enregistrer dans l'unité de calcul 74b lorsque la stérilisation est effectuée avec le système de traitement susmentionné dans les conditions suivantes: pression dans la cuve égale à la pression atmosphérique, humidité dans la cuve de 0,67 mg/litre, température dans la cuve de 20 à 50 DEG C et une concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve de 200 à 2000 ppm. Ceci correspond à une représentation sur un graphique logarithmique de données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PM à la donnée de température Tx de 30 DEG C, 40 DEG C et 50 DEG C.
Les mesures ont été effectuées dans les conditions suivantes et en utilisant les procédures suivantes la cuve expérimentale était une cuve en plastique avec une capacité de 136 litres; la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène injectée dans le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux avait une concentration de 31% et un poids spécifique de 1, 11; et la sonde pour gaz en semi-conducteur montée dans la cuve expérimentale était une sonde modèle 812 de Figaro Giken Go., Ltd., Japon. Avec une pression à l'intérieur de la cuve expérimentale égale à la pression atmosphérique et une humidité maintenue à 0,67 mg/litre, la température de la cuve expérimentale a été changée en trois étapes à 30 DEG C, 40 DEG C et 50 DEG C.
A chaque température, la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve expérimentale a été changée dans la plage entre 200 et 2000 ppm et la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur a été mesurée. Les résultats des mesures ont été portés sur un graphique logarithmique.
La mesure et l'indication de la concentration dx dans la cuve par le second type d'appareil 7b sont assurées, selon la seconde méthode, par l'unité de calcul 74b, à l'aide des données de température variable Rx, enregistrées dans cette unité et par l'indicateur de concentration 75 comme suit:
La température tx dans la cuve est d'abord détectée par le détecteur de température 73. L'appareil choisit parmi les données de température variable Rx une donnée de conversion des sorties en concentrations PF obtenue à la donnée de température TF correspondant à la température détectée tF. Cette donnée de conversion des sorties en concentrations PF fournit une donnée de concentration DA à partir de la donnée de sortie GA correspondant à la sortie gA de la sonde, comme représenté sur la fig. 6. La valeur (corrigée) correspondant à cette donnée de concentration DA est indiquée comme par l'indicateur 75 étant la concentration dA de peroxyde d'hydrogène. Comme représenté, la concentration dA dans la cuve peut être déterminée avec précision.
Si la température tx dans la cuve ne peut pas être fixée, il peut arriver que la sortie gA de la sonde ne change pas, même quand la concentration dx change. Même dans un tel cas, une donnée correcte de conversion des sorties en concentrations est choisie, en tenant compte du changement de température tx dans la cuve et une concentration précise dx dans la cuve est indiquée par l'indicateur de concentration 75. Si, par exemple, la température tx dans la cuve change de tF à t1 (ou tM), ceci va être détecté par le détecteur de température 73 et la donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PM) obtenue à la donnée de température T1 (ou TM) correspondant à la température détectée t1 (ou tM) va être sélectionnée à nouveau.
Cette donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PM) va permettre d'obtenir une donnée de concentration D1 (ou DM) à partir de la donnée de sortie GA correspondant à la sortie gA de la sonde, comme représenté sur la fig. 6. La valeur correspondant à cette donnée de concentration D1 (ou DM) va être indiquée par l'indicateur de concentration 75 en tant que concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux d1 (ou dM). Cela signifie que le changement dans la concentration dx de dA à d1 (ou dM) dans la cuve sera indiqué fidèlement sur l'indicateur de concentration 75.
Par contre, si la température tx dans la cuve change pendant que la concentration dx reste inchangée, il peut arriver que la sortie gx de la sonde change. Dans un tel cas également, la facteur correct de conversion des sorties en concentrations sera choisi en tenant compte du changement de température tx dans la cuve, avec la lecture de la concentration restant inchangée sur l'indicateur de concentration 75. Si, par exemple, la température tx dans la cuve change de tF à t1 (ou tM) avec la sortie gx de la sonde passant de gA à g1 (ou gM), une nouvelle donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PM) sera choisie à la donnée de température T1 (ou TM) correspondant à la température t1 (ou tM) détectée par le détecteur de température 73.
La donnée de concentration DA est obtenue à l'aide de cette donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PM) en utilisant la donnée de sortie G1 (ou GM) correspondant à la sortie g1 (ou gM) de la sonde, comme représenté sur la fig. 6. La valeur correspondant à cette donnée de concentration DA est affichée en tant que concentration dA du peroxyde d'hydrogène gazeux sur l'indicateur de concentration 75. Ainsi, le fait que la concentration dA dans la cuve n'est pas changée sera clairement visible sur l'indicateur de concentration 75.
Cette conversion de la sortie gx de la sonde en concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux à l'aide de la donnée de température variable Rx est réalisée en utilisant la sortie gx de la sonde, la température détectée tx et les données de température variable Rx enregistrées dans l'unité de calcul 74a et une valeur exacte ou la plus proche possible est obtenue pour la concentration dx par calcul. Par conséquent, la différence entre la valeur calculée et la concentration dx dans la cuve peut être minimisée par une détermination précise d'autres données de température variable Rx, c'est-à-dire en augmentant le plus possible le nombre N de données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ...
PN qui constituent les données de température variable Rx et le nombre L de données de sortie et des données de concentration aux données respectives de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PN.
Ceci démontre que, comme dans la première méthode, la seconde méthode utilisant l'appareil du second type 7b permet une mesure précise, directe et en temps réel, de la concentration dx dans la cuve, même dans des conditions où la température tx dans la cuve fluctue. Ainsi, la concentration dx dans la cuve peut être contrôlée avec facilité, et la stérilisation et la désinfection des objets 1 à traiter, comme par exemple des matières premières pour l'industrie pharmaceutique, peuvent être effectuées de manière efficace et effective.
Exemple 3
Humidité et température variables
Les fig. 8 à 10 illustrent une forme d'exécution correspondant au troisième appareil mettant en Öuvre la troisième méthode. Le système de traitement par le peroxyde d'hydrogène gazeux représenté sur la fig. 8 est équipé avec une cuve de traitement 2, un générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux, une ligne d'alimentation 5, une ligne de sortie 6 et un appareil 7c de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux. Ce système est d'un agencement identique à celui du système des exemples précédents, sauf pour ce qui concerne les conditions de stérilisation (pression dans la cuve, température dans la cuve et humidité dans la cuve) et de la conception de l'appareil 7c de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux.
Cela signifie que ce système de traitement est agencé de manière à ce que l'objet 1 à traiter, par exemple, des matières premières pour l'industrie pharmaceutique, est amené en contact avec le peroxyde d'hydrogène gazeux 3 pour la stérilisation dans la cuve de traitement 2 dans des conditions telles que la pression dans la cuve est maintenue à un niveau constant, alors que l'humidité hx et la température tx sont variables. Généralement, la pression dans la cuve est fixée à la pression atmosphérique, l'humidité dans la cuve fluctue de 0,1 à 15 mg/litre et la température tx de la cuve fluctue dans une plage entre 20 et 50 DEG C, en fonction des conditions de traitement.
L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la présente forme d'exécution (appareil 7c du troisième type) comprend, comme représenté sur la fig. 8, une sonde 71 pour gaz en semi-conducteur pour mesurer la concentration dx dans la cuve, un détecteur d'humidité 72 pour mesurer l'humidité hx dans la cuve, un détecteur de température 73 pour mesurer la température tx dans la cuve, une unité de calcul 74c dans laquelle les signaux de mesure sont constamment entrés depuis la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur et les deux détecteurs 72 et 73 et dans laquelle ces valeurs sont confrontées aux données de température et d'humidité variables Sx, et un indicateur de concentration 75 pour afficher la concentration, grâce aux signaux arrivant de l'unité de calcul 74c.
Le troisième type d'appareil est réalisé de manière à ce que, quand la stérilisation dans le présent système de traitement est effectuée dans les conditions susmentionnées, c'est-à-dire avec la pression dans la cuve maintenue à un niveau constant correspondant à la pression atmosphérique, mais avec une humidité hx et une température tx qui varient, l'unité de calcul 74c corrige la sortie de la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur (sortie gx de la sonde) en tenant compte de l'humidité hx dans la cuve et de la température tx dans la cuve mesurées par les détecteurs respectifs 72 et 73, et en utilisant les données de température et d'humidité variables Sx, qui sont les données de corrélation entre la sortie de la sonde 71 pour gaz en semi-conducteur et la concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux, lorsque l'humidité et la température sont des paramètres.
L'indicateur de concentration 75 indique la valeur corrigée de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux. La sonde 71 pour gaz en semi-conducteur, les deux détecteurs 72 et 73 et l'indicateur de concentration 75 sont les mêmes que ceux utilisés dans les premier et second appareils 7a et 7b.
Les données de température et d'humidité variables Sx, qui sont enregistrées dans l'unité de calcul 74c et qui sont constituées d'un groupe de données de température variable ou de données d'humidité variable, sont obtenues en déterminant chaque donnée de température variable ou chaque donnée d'humidité variable, de la même manière que décrit précédemment. En d'autres termes, les données de température et d'humidité variables Sx comprenant un groupe de données de température variable sont obtenues par la procédure suivante d'abord, la donnée humidité Hx est changée successivement à des intervalles de temps courts dans une pluralité d'étapes (N étapes) dans une plage (H1 </= Hx </= HM) correspondant à ou englobant la plage de variabilité prévisible de l'humidité hx dans la cuve (h1 </= hx </= hM), ce qui correspond à H1 </= h1, HM >/= hM.
Les données de température variable R1, R2 ... RN sont déterminées pour différentes données d'humidité H1, H2 ... HN Les données de température variable respectives R1, R2 ... RN peuvent être obtenues par la même procédure que celle utilisée ci-dessus pour obtenir les données de température variable Rx: la donnée de température Tx est changée à des intervalles de temps courts appropriés en un certain nombre d'étapes (M étapes) dans une plage (T1 </= Tx </= TM) correspondant à ou englobant la plage prévisible de variabilité de la température tx dans la cuve (t1 </= tx </= tM), ce qui correspond à T1 </= t1, TM >/= tM. A différentes données de température T1, T2 ... TN, on détermine les données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PN. Les N éléments des données de température variable R1, R2 ...
RN comprenant chacun M éléments de données de conversion des sorties en concentrations P1, R2 ... RN constituent les données de température et d'humidité variables Sx, avec la température et l'humidité variant à dans des plages spécifiques (T1 </= Tx </= TM et H1 </= Hx </= HM). Les données respectives de température variable R1, R2 ... RN constituant les données de température et d'humidité variables Sx sont portées sur le graphique logarithmique susmentionné. Comme illustré sur la fig. 9, les données sont représentées par M éléments de lignes droites différentes avec des gradients différents, comme dans le cas susmentionné des données de température variable Rx. Les lignes droites respectives correspondent aux données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PN aux données de température respectives T1, T2 ... TN.
Sur la fig. 9, on a représenté uniquement les données de température variable R1, RE, RM, les données d'humidité étant H1, HE, HN (H1 < HE < HN). Seules les données de conversion des sorties en concentrations p1, pF, PM sont représentées pour les données de température variable respectives R1, RE, RN, les données de température étant T1, TE, TN (T1, < TE < TN).
Les données de température et d'humidité variables peuvent également être obtenues par la procédure suivante: la donnée de température Tx est changée successivement à des intervalles de temps courts dans un certain nombre d'étapes (M étapes), dans une plage (T1 </= Tx </= TM) correspondant à ou englobant la plage de variation prévisible de la température tx dans la cuve (t1 </= tx </= tM), ce qui correspond à T1 </= t1, TM >/= tM. A différentes données de température T1, T2 ... TM, on détermine les données de température variable Q1, Q2 ... QM. Les données d'humidité variable respectives Q1, Q2 ...
QM peuvent être obtenues par la même procédure que celle utilisée ci-dessus pour obtenir les données d'humidité variable Qx: la donnée d'humidité variable Hx est changée successivement à des intervalles de temps courts dans un certain nombre d'étapes (N étapes), dans une plage (H1 </= Hx </= HM) correspondant à ou englobant la plage de variation prévisible de l'humidité hx dans la cuve (h1 </= hx </= hM), ce qui correspond à H1 </= h1, HM >/= hM. Aux données d'humidité respectives H1, H2 ... HM, on détermine les données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PM, ce qui permet d'obtenir les données d'humidité variable respectives Q1, Q2 ... QM . M éléments de données d'humidité Q1, Q2 ... QM, comprenant chacun N éléments de données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ...
PM, constituent les données de température et d'humidité variables Sx, avec la température et l'humidité variant à l'intérieur de plages spécifiques (T1 </= Tx </= TM) et H1 </= Hx </= HM). Ces données de température et d'humidité variables sont utilisées dans l'unité de calcul de la même manière que celles obtenues dans la procédure susmentionnée. Dans la description qui suit, on va utiliser les données de température et d'humidité variables Sx obtenues dans la procédure susmentionnée.
Par exemple, la fig. 10 montre une partie des données de température et d'humidité variables Sx à enregistrer dans l'unité de calcul 74c, dans le cas d'une stérilisation est effectuée dans le système de traitement susmentionné, dans les conditions suivantes: une pression dans la cuve qui est la pression atmosphérique, une humidité dans la cuve de 0,1 à15 mg/litre, une température dans la cuve de 20 à 50 DEG C et une concentration du peroxyde d'hydrogène dans la cuve de 200 à 2000 ppm. On a utilisé un graphique logarithmique pour la représentation des données d'humidité variable Q1 et Q2 aux données d'humidité Hx de 0,67 mg/litre et 3,5 mg/litre, où chacune des données d'humidité variable Q1, Q2 comprend les données de conversion des sorties en concentration P1, P2, P3 aux données de température de 30 DEG C, 40 DEG C et 50 DEG C.
Les mesures ont été faites dans les conditions suivantes et en utilisant les procédures suivantes: la cuve expérimentale était une cuve en plastique d'une capacité de 136 litres; la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène injectée dans le générateur 4 de peroxyde d'hydrogène gazeux était une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène avec une concentration de 31 et un poids spécifique de 1, 11; la sonde pour gaz en semi-conducteur montée dans la cuve expérimentale était une sonde modèle 812 de Figaro Giken Co., Ltd., Japon. Avec la pression dans la cuve à la pression atmosphérique et l'humidité maintenue à 0,67 mg/litre, la température dans la cuve expérimentale a été changée en trois étapes à 30 DEG C, 40 DEG C et 50 DEG C.
A chaque température, la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve expérimentale a été changée dans la plage allant de 200 à 2000 ppm et la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur a été mesurée. Egalement, la température dans la cuve expérimentale a été changée en trois étapes à 30 DEG C, 40 DEG C, 50 DEG C, pendant que la pression dans la cuve était maintenue fixe à la pression atmosphérique et que l'humidité était maintenue à 3,5 mg/litres. A chaque température, la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve expérimentale était modifiée dans la plage entre 200 et 2000 ppm, pendant que des mesures étaient effectuées en utilisant la sortie de la sonde pour gaz en semi-conducteur. Ces mesures ont été portées sur un graphique logarithmique.
La mesure de la concentration dx selon la troisième méthode par l'appareil 7c du troisième type comprenant l'unité de calcul 74c dans laquelle sont enregistrées les données de température et d'humidité variables Sx, obtenues ci-dessus et l'indication de la concentration par l'indicateur de concentration 75 se font comme suit:
L'humidité hx dans la cuve et la température tx dans la cuve sont d'abord mesurées par les détecteurs respectifs 72 et 73. Les données de température et d'humidité variables Sx permettent d'obtenir la donnée de température variable RE à partir de la donnée d'humidité HF correspondant à l'humidité détectée hE. La donnée de température variable RE permet d'obtenir la donnée de conversion des sorties en concentrations PF pour la donnée de température TF correspondant à la température détectée tF. La donnée de conversion des sorties en concentrations PF, permet d'obtenir la donnée de concentration DA pour la donnée de sortie GA correspondant à la sortie gA de la sonde, comme représenté sur la fig. 9. La valeur (valeur corrigée) correspondant à cette donnée de concentration DA est affichée en tant que concentration dA du peroxyde d'hydrogène gazeux sur l'indicateur 75.
Ainsi, la concentration dA dans la cuve peut être affichée avec précision.
Il peut arriver que, même quand la concentration dx dans la cuve change, la sortie 9A de la sonde ne change pas, si l'humidité hx dans la cuve ou/et la température tx dans la cuve change/changent. Dans un tel cas aussi, on obtient des données correctes de température variable et des données de conversion des sortie en concentrations qui tiennent compte du changement de l'humidité hx et du changement de la température tx dans la cuve. Dans ces conditions, une concentration dx exacte du peroxyde d'hydrogène dans la cuve est indiquée par l'indicateur de concentration 75.
Si, par exemple, l'humidité hx dans la cuve change de hE à h1 (ou hN) et que la température tx dans la cuve change de tF à R1 (ou RN), ces changements sont détectés par les détecteurs respectifs 72 et 73 et les données de température variable R1 (ou RN) qui ont été obtenues aux données d'humidité H1 (ou HN) correspondant à l'humidité détectée h1 (ou hN) sont choisies à nouveau. Ces données de température variable R1 (ou RN) permettent d'obtenir la donnée de conversion P1 (ou PM) obtenue à la donnée de température T1 (ou TM) correspondant à la température détectée t1 (ou tM). Ces données de conversion P1 (ou PM) des sorties en concentrations permettent d'obtenir les données de concentration DI (ou DN) à partir de la donnée de sortie GA correspondant à la sortie gA de la sonde, comme représenté sur la fig. 9.
La valeur correspondant à cette donnée de concentration D1 (ou DN) va être affichée sur l'indicateur de concentration 75 en tant que concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux d1 (ou dN). En d'autres termes, le changement de concentration dx dans la cuve de dA à d1 (ou dN) est reproduit fidèlement sur l'indicateur de concentration 75.
A l'inverse, il peut arriver que, même quand la concentration dx dans la cuve reste inchangée, la sortie gx de la sonde change quand l'humidité hx dans la cuve ou/et la température tx dans la cuve change ou change/changent. Dans un tel cas également, la donnée correcte de température variable et la donnée correcte de conversion des sorties en concentrations vont être choisies en tenant compte des changements de l'humidité hx dans la cuve et de la température tx dans la cuve, la lecture de la concentration restant inchangée sur l'indicateur de concentration 75.
Si, par exemple, l'humidité hx dans la cuve change de hE à h1 (ou hN), que la température tx dans la cuve change de tF à t1 (ou tM) et que la sortie de la sonde gx se déplace de gA à g1 (ou gM), une nouvelle donnée de température variable R1 (ou RN) est obtenue à la donnée d1 humidité H1 (ou HN) correspondant à l'humidité détectée h1 (ou hN). Cette donnée de température variable R1 (ou RN), permet d'obtenir la donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PM) obtenue à la donnée de température T1 (ou TM) correspondant à la température détectée t1 (ou tM). Cette donnée de conversion des sorties en concentrations P1 (ou PM), permet d'obtenir la donnée de concentration DA à partir de la donnée de sortie G1 (ou GM), correspondant à la sortie g1 de la sonde (ou gM), comme représenté sur la fig. 9.
La valeur correspondant à cette donnée de concentration DA est indiquée en tant que concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux dA sur l'indicateur de concentration 75. Ainsi, la lecture sur l'inducteur de concentration 75 montre clairement que la concentration dA dans la cuve n'a pas changé mais reste à dA, alors que la sortie gx de la sonde a changé de gA à g1 (ou gM). Cette conversion de la sortie gx de la sonde en concentration de peroxyde d'hydrogène gazeux sur la base des données de température et d'humidité variables Sx, s'effectue en comparant la sortie gx de la sonde, l'humidité hx mesurée et la température tx mesurée, avec les données de température et d'humidité variables Sx enregistrées dans l'unité de calcul 74c, ce qui permet d'obtenir une valeur égale ou très proche de la concentration dx dans la cuve.
Par conséquent, la différence entre la valeur et la concentration dx dans la cuve peut être minimisée en élaborant d'autres données de température et d'humidité variables Sx ou en augmentant, autant que possible, le nombre N de données de température variable R1, R2 ... RN qui constituent les données de température et d'humidité variables Sx et le nombre M de données de conversion des sorties en concentrations P1, P2 ... PM formant les données de température variable respectives R1, R2 ... RN, ainsi que le nombre L de mesures de données de sortie et de données de concentration aux données de conversion respectives des sorties en concentrations P1, P2 ... PM.
Comme représenté, la troisième méthode faisant appel au troisième type d'appareil 7c permet une mesure précise directe en temps réel de la concentration dx dans la cuve, même dans des condition où l'humidité hx dans la cuve ou/et la température tx dans la cuve fluctue/fluctuent. Ainsi la concentration dx dans la cuve peut être régulée avec facilité et la stérilisation et la désinfection des objets 1 à traiter, comme par exemple des matières premières pour l'industrie pharmaceutique, peuvent s'effectuer de manière efficace et effective.
Il est entendu que, alors que des formes d'exécution spécifiques de l'invention ont été illustrées et décrites, l'invention n'est pas limité à ces formes d'exécution et des modifications et des changements peuvent être opérés sans sortir du domaine de l'invention ou se départir de son esprit. En d'autres termes, la présente invention est applicable non seulement au système de stérilisation tel qu'il a été décrit, mais elle peut également être utilisée dans tout appareil de traitement dans lequel on introduit du peroxyde d'hydrogène gazeux dans une cuve de traitement, dans des conditions où au moins la pression dans la cuve est maintenue à un niveau constant, indépendamment des conditions de mise en Öuvre et de traitement.
Par exemple, la présente invention peut également être appliquée à la stérilisation et à la désinfection d'installations et de meubles dans des locaux tels que les locaux médicaux, en particulier les chambres des malades, les salles de consultation, les salles d'attente, des salles d'opération; des installations de traitement d'aliments, en particulier les cuisines; les locaux publiques tels que des laboratoires d'expérimentation et de recherche, les cinémas et les théâtres; les moyens de transport et les locaux tels que des magasins et les éléments d'ameublement tels que les lits, les bureaux et les fauteuils dans les autobus, les trains, les bateaux et les avions, le local lui-même constituant l'enceinte de traitement.
La pression dans la cuve n'est pas limitée à la pression atmosphérique, à condition d'être maintenue à un niveau constant. Dans le cas de la stérilisation ou de la désinfection d'une grande surface (par exemple, dans le cas où un théâtre constitue la cuve de traitement), il est souhaitable que le peroxyde d'hydrogène gazeux soit dispersé par un diffuseur de gaz, comme par exemple un ventilateur axial. Ceci permet de répartir le peroxyde d'hydrogène gazeux dans chaque recoin de la cuve de traitement ou du local traité (par exemple un théâtre) et de rendre le traitement plus effectif.
Lorsque le détecteur d'humidité 72 réagit au peroxyde d'hydrogène gazeux 3 et ne permet pas d'effectuer une mesure précise de l'humidité dans la cuve de l'appareil 7a du premier type ou de l'appareil 7c du troisième type, des mesures de l'humidité peuvent être effectuées sur la ligne du gaz vecteur en y installant le détecteur d'humidité et l'humidité dans la ligne peut être considérée comme étant l'humidité dans la cuve.
Il ressort clairement de la description qui précède, que la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux faisant appel à une sonde pour gaz en semi-conducteur selon la présente invention permet de détecter ou de surveiller directement la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux dans la cuve de traitement d'une manière facile et précise, en permettant une stérilisation et une désinfection effective et efficace avec du peroxyde d'hydrogène gazeux. L'appareil de mesure de la concentration du peroxyde d'hydrogène gazeux selon la présente invention permet de mettre en Öuvre le procédé d'une manière efficace.