DE102006062740A1 - Desinfektionsbedürftiger Gegenstand und Desinfektionsverfahren hierfür, Medikament - Google Patents

Abstract

Ein Gegenstand, der der Desinfektion bedarf, hat eine Oberfläche, die mindestens teilweise hydrophil bzw. benetzend ist. Ein Medikament bzw. Desinfektionsmittel hat mindestens ein chemisches Element, das in mindestens zwei Isotopen existiert. Im Medikament bzw. Desinfektionsmittel ist das Minderheiten-Isotop des chemischen Elements in einer höheren als der natürlichen Konzentration vorhanden. Bei einem Verfahren zur Desinfektion eines obigen Gegenstands wird der Gegenstand mit Wasserdampf behandelt, der einen höheren als den natürlichen Anteil an schwerem und/oder halbschwerem und/oder überschwerem Wasser enthält.

Description

• Die Erfindung betrifft einen desinfektionsbedürftigen Gegenstand, ein Desinfektionsverfahren hierfür und ein Medikament nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
• Sowohl Desinfektionsmittel wie auch Medikamente wirken häufig chemisch (organisch, anorganisch) auf Gegenstände oder Prozesse, gegebenenfalls auch im Körper eines Lebewesens, ein. Die sich ergebenden Reaktionsmechanismen folgen dabei dann primär den herrschenden bio-chemischen Gesetzmäßigkeiten, wobei hier durchaus auch physikalische Größen eine Rolle spielen, wie etwa Druck oder Temperatur.
• Neben der chemischen Vorgehensweise kann zur Desinfektion von Gegenständen auch die Dampfdesinfektion gewählt werden. Hier wird eine verdampfte Flüssigkeit, vorzugsweise verdampftes Wasser, also Wasserdampf, zur Einwirkung auf die zu desinfizierende Oberfläche gebracht. Die keimtötende Wirkung gilt dabei einerseits als thermisch bewirkt durch Thermalisierung der Kondensationsenergie des verdampften Mediums, Wärmeleitung und schließlich Wärmeübergang auf die abzutötenden Keime. Es kann aber die Kondensationsenergie auch direkt auf Vitalfunktionen und Vitalstrukturen in der erwünschten Weise einwirken.
• Aus der DE 198 12 963 C1 ist eine Vorrichtung zur Desinfektion mittels Wasserdampf bekannt. Ein Dampferzeuger steht mit einer Düse in Verbindung. Der Düse ist ein beheizbares Rohr nachgeschaltet, an dessen Wandungen Wasser in die Dampfphase überführbar ist.
• Im Artikel „Untersuchungen zum Effekt der Dampfeinwirkung anhand mikrobiologischer und parasitologischer Prüfverfahren" von Haas u. a. in „Zentralblatt für Hygiene und Umweltmedizin", 1998, S. 337–347, ist allgemein die Desinfektion mittels Wasserdampf in unterschiedlichen Applikationsweisen untersucht.
• Allgemein hat sich gezeigt, dass die Dampfdesinfektion bei hinreichend langen Einwirkzeiten gute Ergebnisse liefert. Der Grad der Desinfektion ist in gewissen Grenzen über die Temperatur, die Einwirkdauer und weitere Prozessparameter einstellbar.
• Nachteilig ist aber, dass gleichwohl Einwirkzeiten hingenommen werden müssen, die verkürzbar erscheinen, und dass manche zu desinfizierende Gegenstände beispielsweise wegen ihrer Baumaterialien nur bestimmte thermische Lasten zulassen.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gegenstand anzugeben, der leichter desinfizierbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Medikament mit verbesserter Wirksamkeit anzugeben.
• Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Abhängige Patentansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
• Ein Gegenstand, der ein- oder mehrmals der Desinfektion bedarf, hat mindestens teilweise eine hydrophile bzw. benetzende Oberfläche.
• Ein Medikament weist mindestens ein chemisches Element auf, das in mindestens zwei Isotopen existiert. Ein Minderheiten -Isotop des chemischen Elements liegt im Medikament in einer höheren als der natürlichen Konzentration vor.
• Bei einem Verfahren zur Desinfektion eines erfindungsgemäß beschaffenen Gegenstands wird der zu desinfizierende Gegenstand mit Wasserdampf behandelt. Dabei kommt Wasserdampf zum Einsatz, der einen höheren als den natürlichen Anteil an schwerem und/oder halbschwerem und/oder überschwerem Wasser enthält.
• Ein Desinfektionsmittel weist Wasser auf, wobei das Wasser einen höheren als den natürlichen Anteil von schwerem und/oder halbschwerem und/oder überschwerem Wasser hat. Dieses Desinfektionsmittel kann zur Verdampfung und Einwirkung auf die zu desinfizierende Fläche in der Dampfphase vorgesehen sein.
• Ein Desinfektionsgerät hat einen ersten Tank für ein erstes Desinfektionsmittel, einen Dampferzeuger und einen Dampfauslass. Das Desinfektionsmittel ist das oben genannte Desinfektionsmittel mit einem höheren als dem natürlichen Anteil von schwerem und/oder halbschwerem und/oder überschwerem Wasser.
• Dadurch, dass in zu verdampfenden Desinfektionsmitteln einerseits und in Medikamenten andererseits höhere als natürlich vorkommende Isotopenkonzentrationen vorliegen, ergeben sich Wechselwirkungsschemata mit der zu desinfizierenden Fläche bzw. mit dem medikamentös zu beeinflussenden Prozess und auch unter den Molekülen bzw. Atomen des Desinfektionsmittels bzw. Medikaments selbst, die zu günstigeren Wirksamkeiten als herkömmliche entsprechende Stoffe führen. Insbesondere ist – was Wasser angeht – die Bindungsenergie von beispielsweise deuteriertem Wasser höher als diejenige normalen Wassers. Dies bedeutet, dass deuteriertes Wasser zwar schwerer verdampft, aber bei der Rekondensation aus der Dampfphase heraus einen höheren Energiebetrag zum desinfizierenden Gegenstand hin in thermische Energie umwandelt („thermalisiert”) oder direkt zur Einwirkung auf dessen Vitalfunktionen bzw. -strukturen bringt und so die Desinfektionswirkung verbessert. Das Ausmaß der Verbesserung kann über die Konzentration des (halb)schweren/überschweren Wassers eingestellt werden. Wegen der höheren Bindungsenergie nimmt nicht nur die pro Kondensationsvorgang übertragene Energie zu, sondern es steigt auch die Anzahl der Kondensationsvorgänge, da die Kondensationsneigung mit steigender Bindungsenergie zunimmt. Auf diese Weise ergibt sich eine im Vergleich zur Konzentration überproportionale Erhöhung der durch Kondensation thermalisierten bzw. direkt auf Vitalfunktionen bzw. -strukturen einwirkenden Energie.
• Eine ähnlich vorteilhafte Beeinflussung ist in den Reaktions- und Wirkschemata von Medikamenten zu erwarten, so dass auch dort eine erhöhte Konzentration bestimmter Isotope zu werbesserten Wirksamkeiten führen kann.
• Nachfolgend werden einzelne Ausführungsformen der Erfindung auch bezugnehmend auf 1, die ein Desinfektionsgerät zeigt, beschrieben. Dabei wird zunächst auf die Dampfdesinfektion eingegangen. „Desinfektion" in diesem Zusammenhang bedeutet allgemein die Verringerung der Anzahl von lebenden Keimen (Bakterien, Viren, Parasiten, deren Eier und/oder Vorstufen, Prionen und andere Krankheitserreger). Es können hierbei relative Reduktionen um den Faktor von mindestens 10⁴ oder 10⁵ angesprochen sein. Die Wirksamkeit kann auch bis hin zur Sterilisation reichen, bei der Keimreduktionen um den Faktor von mindestens 10⁷ angesprochen sein können. Die Begriffe „Desinfektion" bzw. „Sterilisation" können entsprechend der Handhabung der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft zu verstehen sein.
• Bei der Dampfdesinfektion wird Wasserdampf verwendet, der einen höheren als den natürlichen Anteil an schwerem und/oder halbschwerem und/oder überschwerem Wasser enthält.
• Wasserstoff liegt in drei Isotopen vor, nämlich als Protium (ein Proton, ein Elektron), als Deuterium (ein Proton und ein Neutron im Kern und ein Elektron) und als Tritium (ein Proton und zwei Neutronen im Kern und ein Elektron). Protium und Deuterium sind stabil, während Tritium eine Halbwertszeit von 12,3 Jahren hat. Deuterium hat ein natürliches Vorkommen von ca. 0,015% des insgesamt vorkommenden Wasserstoffs. Das natürliche Vorkommen von Tritium ist verschwindend gering. Es entsteht durch Neutroneneinfang z. B. als Nebenprodukt in Kernreaktoren.
• Wasser wird – ohne Betrachtung der Isotopenzusammensetzung – chemisch als H₂O dargestellt. Nachfolgend wird jedoch die Isotopenverteilung betrachtet und es wird Protium mit H bezeichnet, Deuterium mit D und Tritium mit T. Alle Wasserstoffisotope können in beliebigen Kombinationen Wasser bilden, Wasser kann dann folgende Formeln haben: H₂O, D₂O, T₂O, HDO, HTO, DTO. In bevorzugten Ausführungsformen wird Tritium wegen seiner Instabilität, der daraus resultierenden Radioaktivität und der damit einhergehenden massiven Handhabungsbeschränkungen nicht verwendet, so dass als Desinfektionsmittel zum Einsatz im Desinfektionsverfahren vorrangig HDO und D₂O in Frage kommen. Solch halbschweres oder schweres Wasser kann in gewünschtem Umfang herkömmlichem Wasser beigemischt und dann der Verdampfung zugeführt werden. Es können auch separat Dämpfe aus normalem und (halb)schwerem Wasser erzeugt und diese nach ihrer Erzeugung gemischt werden. Auch kann (halb)schweres Wasser in mehr oder minder reiner Form der Verdampfung zugeführt werden.
• Allgemein wird insbesondere Deuterium in höherer als natürlicher Konzentration als chemischer Bestandteil eines Desinfektionsmittels, insbesondere Wasser, im Prozess verwendet. Ein wesentlicher Wirkmechanismus hierbei ist die wegen der Isotope geänderte Dynamik auf molekularer bzw. atomarer Ebene einerseits bei Ver dampfungs- und Kondensationsvorgängen und andererseits auch bei chemischen Reaktionen.
• Der Anteil von Deuterium im für die Dampfdesinfektion verwendeten Dampf ist höher als es seinem natürlichen Vorkommen entspricht, also insbesondere höher als 0,015% des insgesamt vorhandenen Wasserstoffs im Wasserdampf. Der Anteil kann auch deutlich höher liegen, beispielsweise höher als 0,5%, vorzugsweise höher als 1%. Die Obergrenze kann bei 10%, vorzugsweise bei 5%, weiter vorzugsweise bei 2% liegen. Die angegebenen Prozente beziehen sich auf Atomzahlen.
• Der so mit schwerem Wasserstoff angereicherte Wasserdampf kann nach seiner Erzeugung im Dampferzeuger nochmals erhitzt werden, beispielsweise indem er einen beheizbaren Auslass durchläuft. Es kann sich bei ihm beispielsweise um ein Rohr handeln, dessen Innenwand in geeigneter Weise beheizt wird, etwa elektrisch oder nach Art eines Wärmerohrs, bspw. durch einen Verbrennungsvorgang. Der Dampf kann vom Dampferzeuger her tangential an die Innenwand des Rohrs geführt werden, beispielsweise auch über mehrere über den Innenumfang des Rohrs verteilte Dampfauslassdüsen, so dass sich der erzeugte Dampf schräg-spiralig an der Wand des erwärmenden Auslasses entlang bewegt und so abermals erhitzt wird. Dies bewirkt, dass kondensiertes Wasser abermals in die Dampfphase überführt wird und so zu einer besseren Wirksamkeit des Dampfs bei der Desinfektion führt.
• Weiter kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um die Auslassgeschwindigkeit des Dampfs unabhängig von der pro Zeit ausgegebenen Dampfmenge einzustellen, um so einen weiteren Einwirkparameter optimieren zu können.
• 1 zeigt schematisch ein Desinfektionsgerät. 11 ist ein erster Tank für ein Desinfektionsmittel mit erhöhtem Anteil an schwerem Wasserstoff. 12 ist ein optional vorgesehener zweiter Tank für ein weiteres Desinfektionsmittel, das vorzugsweise herkömmliches Wasser aufweist bzw. sein kann. Wenn der zweite Tank 12 vorgesehen ist, ist eine Mischeinrichtung 13 vorgesehen zum mengenmäßig bestimmten Mischen der Mittel aus dem ersten und aus dem zweiten Tank. 14 ist ein Verdampfer, der elektrisch (nicht gezeigt) betrieben werden kann und der an seinem Auslass 15 dem um schweren Wasserstoff angereicherten Wasserdampf abgibt. 16 kann eine flexible Leitung sein. Mit 17 ist eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der pro Zeit abgegebenen Dampfmenge und/oder der Auslassgeschwindigkeit des Dampfs und/oder der Temperatur schematisch symbolisiert. 18 ist eine Erwärmungsvorrichtung, mit der der erzeugte Dampf wie oben beschrieben nochmals erwärmt werden kann, so dass rekondensiertes Wasser zurück in die Dampfphase geführt wird. Die Erwärmungsvorrichtung 18 kann rohrförmig ausgebildet sein, wie beschrieben, und kann an der Innenwand 18a des Rohrs schräg-spiralige Führungen aufweisen, um die gewünschte schräg-spiralige Dampfführung zu unterstützen. 19 sind Leitungen zur Verbindung des bzw. der Tanks, der gegebenenfalls vorhandenen Mischeinrichtung 13 und des Dampferzeugers 14.
• Die Nacherwärmung des schon erzeugten Dampfes in einer auslassseitigen Erwärmungsvorrichtung 18 führt gerade in Verbindung mit der Verwendung von Dampf aus deuteriertem Wasser (D₂O, HDO) zu besonderen Vorteilen dahingehend, dass gerade der Mechanismus, über den der deuterierte Wasserdampf die verbesserte Wirksamkeit bewirkt, nämlich die Thermalisierung oder direkte biozide Einbringung der höheren Bindungsenergie, verstärkt wird, indem durch Energiezufuhr nochmals auslassseitig eine höhere Verdampfung von schon wieder kondensiertem Wasser erzeugt wird, so dass auch diese verdampften Moleküle den beschriebenen Rekondensationsvor gang mit entsprechender Thermalisierung bzw. biozider Einbringung von Bindungsenergie bewirken können.
• Statt des in 1 gezeigten Dampfauslasses kann der (gegebenenfalls ebenso durch Erwärmungsvorrichtung 18 nacherwärmte Dampf) auch in eine nicht gezeigte Kammer geführt werden, um dort befindliche Gegenstände zu desinfizieren.
• Ein desinfektionsbedürftiger Gegenstand kann bspw. ein Instrument, ein Gerät oder eine Oberfläche, Wandung oder Wand sein. Er kann mindestens bereichsweise eine hydrophile bzw. benetzende Oberfläche aufweisen. Dies bewirkt, dass bei der Dampfdesinfektion Wasser aus der Dampfphase besonders zum Auskondensieren und damit zur Übertragung und Thermalisierung der Bindungsenergie neigt, so dass für solche Gegenstände die Desinfektionswirkung verbessert ist. Der Gegenstand kann mindestens bereichsweise eine hydrophile bzw. benetzende Beschichtung oder Überzug aufweisen. Oder er weist mindestens bereichsweise eine Oberfläche auf, die insbesondere durch Ätzen oder Sputtern so bearbeitet wurde, dass sie hydrophil bzw. benetzend ist. Die betrachtete Oberfläche kann auch zur physikalischen und/oder vorzugsweise chemischen Adsorption bestimmter die Hydrophilie fördernder Substanzen bearbeitet worden sein. Solche adsorbierten Substanzen können bspw. ionische oder polare Moleküle sein, die die elektrostatische Anlagerung von Wasser erleichtern.
• Die Angabe „hydrophil" bzw. „benetzend" kann dabei im Hinblick auf Oberflächenbeschichtungen, -überzüge oder -bearbeitungen bedeuten, dass sich an der beschichteten, überzogenen oder bearbeiteten Oberfläche Wasser leichter ablagert oder auskondensiert als ohne Beschichtung, Überzug oder Bearbeitung.
• In ähnlicher Weise wie bezugnehmend auf Dampfdesinfektion beschrieben, können auch Desinfektionsmittel und Medikamente derart abgewandelt hergestellt werden, dass im Desinfektionsmittel bzw. im Medikament ein chemisches Element, das in mindestens zwei Isotopen existiert, in seiner Konzentration so verändert wird, dass das Minderheitenisotop in einer höheren als der natürlichen Konzentration vorliegt. Ein Minderheitenisotop ist dabei ein Isotop des Elements, das in einer geringeren natürlichen Konzentration als ein stabiles Isotop des Elements vorliegt. Bei Wasserstoff wären Deuterium bzw. Tritium Minderheitenisotope, bei Kohlenstoff beispielsweise ¹³C oder ¹⁴C. Was die Substitution von normalem Wasserstoff vorzugsweise durch Deuterium angeht, können Ober- und Untergrenzen der eingestellten Konzentrationen wie bezugnehmend auf die Dampfdesinfektion beschrieben sein. Die angesprochenen Desinfektionsmittel können chemisch wirkende Desinfektionsmittel sein.
• Durch den Austausch von Mehrheitsisotopen durch Minderheitenisotope als chemische Bestandteile von Chemikalien, Desinfektionsmitteln und Medikamenten ergeben sich geänderte Bindungskräfte und Reaktionsdynamiken unter den Atomen/Molekülen selbst bzw. in ihrem Einwirken auf Oberflächen, andere Chemikalien oder Rezeptoren. Es ergeben sich auf diese Weise verbesserte Wirksamkeiten in der Dampfdesinfektion, der chemischen Desinfektion und bei der Medikamentenanwendung.
• Die Wirkmechanismen bei der beschriebenen Desinfektion einerseits und beim beschriebenen Medikament andererseits sind qualitativ gleich: Die Ursache ist die erhöhte Isotopenkonzentration, insbesondere durch Deuterierung von protonierten Konstituenten eines Desinfektionsmittels oder eines Medikaments, und die Wirkung ist die deswegen und wegen verbesserter Thermalisierung oder direkter Übertragung der höheren Bindungsenergie verbesserte biologische Wirksamkeit (Biotropie), sei es biozid im Falle der Desinfektion bzw. Sterilisation, sei es heilend oder lindernd im Falle der Medikation.

Claims (13)

1. Gegenstand, der der Desinfektion bedarf, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Oberfläche hydrophil bzw. benetzend ist.
2. Gegendstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens bereichsweise eine hydrophile Beschichtung aufweist.
3. Gegendstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens bereichsweise eine Oberfläche aufweist, die insbesondere durch Ätzen oder Sputtern so bearbeitet wurde, dass sie hydrophil ist.
4. Gegenstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in seiner Oberfläche mindestens bereichsweise ionische oder polare Moleküle vorzugsweise chemisch adsorbiert sind.
5. Medikament mit mindestens einem chemischen Element, das in mindestens zwei Isotopen existiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Medikament ein Minderheiten-Isotop des chemischen Elements in einer höheren als der natürlichen Konzentration enthält.
6. Medikament nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 0,02% aller H-Atome ²H-Atome sind.
7. Verfahren zur Desinfektion eines Gegenstands nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Gegenstand mit Wasserdampf behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdampf verwendet wird, der einen höheren als den natürlichen Anteil an schwerem und/oder halbschwerem und/oder überschwerem Wasser enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf aus Wasser erzeugt wird, dem schweres und/oder halbschweres und/oder überschweres Wasser beigemischt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserdampf der Deuteriumanteil höher als das Zweifache und vorzugsweise weniger als das 100-fache des natürlichen Anteils ist.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserdampf der Deuteriumanteil mehr als 0,02% des insgesamt vorhandenen Wasserstoffs ist, vorzugsweise höher als 0,05%, weiter vorzugsweise höher als 0,1%.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserdampf der Deuteriumanteil weniger als 2% des insgesamt vorhandenen Wasserstoffs ist.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf nach seiner Erzeugung weiter erwärmt wird, bevor er zum zu desinfizierenden Gegenstand hin abgegeben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung in einem beheizbaren Auslass eines Dampferzeugers oder einer von einem Dampferzeuger kommenden Leitung erfolgt.