DE102013003865A1

DE102013003865A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE102013003865A1
Application number: DE102013003865.0A
Authority: DE
Inventors: Binjie Dong; Stefan Ginsterblum
Original assignee: Koerber AG; Al Ko Kober SE
Current assignee: Al Ko Therm GmbH
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: WO2014135254A1; CN105025934B; DE102013003865B4; KR20150126612A; EP2964273A1; CN105025934A

Abstract

Ein Verfahren zur Reinigung eines Gegenstandes (1), insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, umfasst die Schritte Erzeugung eines Stroms eines Trägergases (2), Erzeugung eines Nebels (3) einer Behandlungsflüssigkeit (4), und Bewegung des Nebels (3) mit dem Trägergas (2) zu dem zu reinigenden Gegenstand (1) durch ein mit einem ersten Plasmagenerator (30) erzeugtes Plasma, das ein Plasma mit gleitendem Lichtbogen umfasst. Es wird auch eine Reinigungsvorrichtung (100) zur Reinigung eines Gegenstandes (1), insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, beschrieben, die einen Plasmagenerator (30) zur Erzeugung eines Plasmas mit gleitendem Lichtbogen enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Gegenstandes, insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, wobei der zu reinigende Gegenstand mit einem Plasma-aktivierten Nebel einer Behandlungsflüssigkeit beaufschlagt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Gegenstandes, insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, die insbesondere eine Vernebelungseinrichtung zur Vernebelung einer Behandlungsflüssigkeit und einen Plasmagenerator zur Plasmaaktivierung des Nebels der Behandlungsflüssigkeit enthält. Anwendungen der Erfindung sind bei der Reinigung von Gegenständen, insbesondere bei der Beseitigung und/oder Abtötung von Keimen, infizierenden Stoffen oder Mikroorganismen an Oberflächen von Gegenständen, wie z. B. Körperteilen oder Werkzeugoberflächen, gegeben.
Die Nassreinigung eines Gegenstandes mit einer Waschflüssigkeit, die auf die Oberfläche des Gegenstandes gesprüht wird, wobei ggf. zusätzlich eine Ultraviolett-(UV)-Bestrahlung erfolgt, ist allgemein bekannt. Das Aufsprühen (oder Auftropfen) der Waschflüssigkeit hat jedoch eine Reihe von Nachteilen in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Waschflüssigkeit auf der zu reinigenden Oberfläche, den relativ hohen Materialverbrauch und das Erfordernis, nach der Reinigung die Oberfläche zu trocknen.
In DE 600 17 113 T2 wird ein Gerät zur Handreinigung beschrieben, bei dem die Handoberfläche mit einem Druckgas für eine mechanische Reinigung und mit einem Nebel einer Reinigungslösung für eine chemische Reinigung beaufschlagt wird.
Der Nebel der Reinigungslösung ist ein ionisierter oder durch eine Plasmabehandlung aktivierter Nebel. Die Plasmaaktivierung erfolgt, indem der Nebel einer Reinigungslösung durch ein Plasma geleitet wird. Das Plasma wird mit einer Glimmentladungs-Plasmaquelle erzeugt.
Mit der Technik gemäß DE 600 17 113 T2 werden zwar die Nachteile der herkömmlichen Nassreinigung hinsichtlich des Materialverbrauchs und der vereinfachten Trocknung vermieden. Dennoch kann sich die herkömmliche Reinigung von Gegenständen mit dem Plasma-aktivierten Nebel als nachteilig erweisen. Für Anwendungen, insbesondere in der Medizin, der Sanitärtechnik und der Labortechnik, kann die Wirksamkeit der herkömmlichen Reinigung ungenügend sein. Der Versuch, die Wirksamkeit der Reinigung durch eine längere Reinigungsdauer zu verbessern, führt zu einem erhöhten Zeit- und Energiebedarf, was insbesondere bei der Handreinigung unter praktischen Bedingungen, z. B. in Krankenhäusern oder Sanitäranlagen, ungünstig ist.
Ein weiterer Nachteil der in DE 600 17 113 T2 beschriebenen Technik ergibt sich, wenn Druckgas zur Erzeugung des Nebels der Reinigungslösung und zum Transport des Nebels verwendet wird. Das Druckgas muss mit einem ausreichenden Betriebsdruck bereitgestellt werden, um die Reinigungslösung zu vernebeln. Entsprechend wird ein starker Gasstrom erzeugt, der beim Betrieb des Reinigungsgeräts aus diesem austritt und beim Nutzer das unangenehme Gefühl erzeugt, dass das Druckgas mit eventuellen Rückständen aus der Reinigung in der Umgebungsluft verteilt wird.
Es ist auch bekannt, die zu reinigende Oberfläche eines Gegenstandes, z. B. einer Wunde oder einer Hand, unmittelbar mit einem Plasma zu beaufschlagen (siehe z. B. EP 2 160 081 A1 oder EP 2 223 704 A1 ). Das Plasma umfasst ein so genanntes kaltes Plasma, das durch eine dielektrische Barriereentladung in der Luft in der Umgebung des Gegenstandes erzeugt wird. Diese Technik kann jedoch insbesondere bei der Reinigung von Körperteilen von Nachteil sein, da die Beaufschlagung der Oberfläche des Körperteils mit dem Entladungsplasma beim Nutzer ein unangenehmes Gefühl erzeugen kann.
Neben der Erzeugung eines Plasmas durch eine Glimmentladung oder eine dielektrische Barriereentladung sind weitere Techniken zur Plasmaerzeugung bekannt, die an die jeweilige Anwendung angepasst sind. Beispielsweise wird ein Plasma mit gleitendem Lichtbogen (”Gliding Arc Plasma”) in chemischen Reaktoren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen benutzt (siehe US 2012/0090985 oder US 2009/0236215 ).
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Reinigung eines Gegenstandes bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Reinigungsverfahren überwunden werden. Das Verfahren soll insbesondere geeignet sein, die Reinigung mit einer erhöhten Wirksamkeit, einer verkürzten Reinigungsdauer und/oder einer verbesserten Handhabung durch einen Nutzer durchzuführen. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine verbesserte Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Reinigungsvorrichtungen vermieden werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Reinigungsverfahren bzw. eine Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren zur Reinigung eines Gegenstands, insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, gelöst, bei dem eine Behandlungsflüssigkeit vernebelt und die vernebelte Behandlungsflüssigkeit mit einem Trägergas durch ein Plasma zu dem zu reinigen Gegenstand bewegt wird. Im Plasma wird die vernebelte Behandlungsflüssigkeit einer Plasmabehandlung unterzogen, so dass ein aktivierter Nebel gebildet wird. Gemäß der Erfindung umfasst das Plasma ein Lichtbogen-Plasma. Mit mindestens zwei Elektroden eines ersten Plasmagenerators wird ein Plasma mit gleitendem Lichtbogen erzeugt, mit dem die vernebelte Behandlungsflüssigkeit aktiviert wird.
Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch eine Reinigungsvorrichtung gelöst, die zur Reinigung eines Gegenstandes, insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, konfiguriert ist und eine Quelleneinrichtung zur Erzeugung eines Stroms eines Trägergases, eine Vernebelungseinrichtung zur Vernebelung einer Behandlungsflüssigkeit und einen ersten Plasmagenerator zur Erzeugung eines Plasmas umfasst. Die Vernebelungseinrichtung und der erste Plasmagenerator sind stromabwärts von der Quelleneinrichtung so angeordnet, dass mit dem Trägergas ein Nebel der Behandlungsflüssigkeit durch den ersten Plasmagenerator zu dem zu reinigenden Gegenstand bewegt werden kann. Gemäß der Erfindung weist der erste Plasmagenerator mindestens zwei Elektroden auf, die zur Erzeugung eines Plasmas mit gleitendem Lichtbogen eingerichtet sind.
Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Reinigungsgerät, bei dem eine Glimmentladung zur Aktivierung einer vernebelten Reinigungslösung verwendet wird, ist erfindungsgemäß eine Wechselwirkung der vernebelten Behandlungsflüssigkeit mit dem Plasma mit gleitendem Lichtbogen vorgesehen, um aktivierten Nebel herzustellen. Vorteilhafterweise hat sich die Aktivierung durch die Wechselwirkung mit mindestens einem gleitenden Lichtbogen als erheblich wirksamer als die herkömmliche Aktivierung in der Barriereentladung erwiesen. Der mit dem Trägergas durch den ersten Plasmagenerator strömende Nebel wird mindestens einem gleitenden Lichtbogen einfach oder mehrfach durchlaufen. Durch die Wechselwirkung mit dem gleitenden Lichtbogen wird eine hohe Dichte aktiver Stoffe, insbesondere OH*-Radikale und H₂O₂, im Nebel erzeugt. Die aktiven Stoffe (reaktive Stoffe) werden mit dem Nebel auf die Oberfläche des zu reinigenden Gegenstandes transportiert, wo sie einen deaktivierenden Effekt auf infizierende Stoffe, Mikroorganismen und Keime haben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Behandlungsflüssigkeit Wasser, insbesondere Leitungswasser oder entsalztes Wasser, verwendet. Vorteilhafterweise werden keine chemisch wirksamen Waschlösungen benötigt, da die reaktiven Stoffe im Nebel mit einer ausreichend hohen Dichte für eine Desinfektion der Oberfläche des Gegenstandes erzeugt werden.
Vorteilhafterweise sind verschiedene Varianten verfügbar, das Plasma mit gleitendem Lichtbogen zu erzeugen. Gemäß einer ersten Variante enthält der erste Plasmagenerator zwei Elektroden, zwischen denen der Lichtbogen aufgespannt wird und entlang deren Länge der Lichtbogen läuft. Gemäß einer zweiten Variante kann der erste Plasmagenerator mehr als zwei Elektroden enthalten, zwischen denen das Plasma mit gleitendem Lichtbogen erzeugt wird. Es können z. B. drei oder mehr Elektroden und/oder mehrschichtige Kompositelektroden vorgesehen sein. Gemäß weiteren Varianten können die Elektroden des ersten Plasmagenerators von einer Plasma-Spannungsquelle mit Gleichspannung, Wechselspannung, gepulster Spannung oder Kombinationen aus diesen beaufschlagt werden. Beispielsweise kann das Plasma mit gleitendem Lichtbogen mit einer Wechselspannung, die einer Gleichspannungs-Vorspannung überlagert ist, mit einer Kombination aus einer Gleichspannung und einer gepulsten Spannung oder mit einer Kombination aus einer Wechselspannung und einer gepulsten Spannung erzeugt werden.
Die mindestens zwei Elektroden des ersten Plasmagenerators haben zueinander weisende Elektrodenseiten, die sich in einer Längsrichtung entlang der Strömungsrichtung des vom Trägergas bewegten Nebel durch den ersten Plasmagenerator erstreckt. Die Elektrodenseiten verlaufen parallel zu der Strömungsrichtung oder mit einer Neigung relativ zu der Strömungsrichtung derart, dass sich der Abstand der Elektrodenseiten entlang der Strömungsrichtung verändert, insbesondere vergrößert. Entsprechend ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Lichtbogen zwischen den mindestens zwei Elektroden quer zur Strömungsrichtung und mit einer Laufrichtung entlang der Strömungsrichtung des Trägergases mit dem Nebel im ersten Plasmagenerator erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird damit die Dauer der Wechselwirkung des Plasmas mit gleitendem Lichtbogen mit der vernebelten Behandlungsflüssigkeit im ersten Plasmagenerator maximiert.
Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Strom des Trägergases mit einem Ventilator erzeugt. Vorzugsweise ist die Quelleneinrichtung der Reinigungsvorrichtung mit dem Ventilator ausgestattet. Mit dem Ventilator wird das Trägergas vorzugsweise durch den gesamten Strömungsweg im Reinigungsvorrichtung bewegt. Zusätzliche Strömungsantriebe sind nicht erforderlich.
Beim herkömmlichen Reinigungsgerät sind im Falle einer mit Druckgas angetriebenen Bewegung und Verneblung der Reinigungslösung ein bestimmter Arbeitsdruck des Druckgases und damit eine relativ hohe Geschwindigkeit der vernebelten Reinigungslösung erforderlich. Im Unterschied zum herkömmlichen Reinigungsgerät bietet der Ventilator der Reinigungsvorrichtung den Vorteil, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases frei eingestellt werden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit kann insbesondere geringer als bei der Vernebelung mit Druckgas eingestellt werden und z. B. weniger als 1 m/s, insbesondere bis zu 0,2 m/s betragen. Die Verwendung des Ventilators ermöglicht im Vergleich zur Verwendung von Druckgas eine verlängerte Aufenthaltsdauer des Nebels der Behandlungsflüssigkeit im ersten Plasmagenerator, wodurch die Aktivierung des Nebels verbessert wird. Alternativ können mit dem Ventilator jedoch auch höhere Strömungsgeschwindigkeiten, wie z. B. Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 10 m/s, insbesondere 20 m/s, z. B. bis zu 50 m/s eingestellt werden. Diese Varianten können bei Anwendungen der Erfindung von Vorteil sein, bei denen eine möglichst große Menge des aktivierten Nebels dem zu reinigenden Gegenstand zugeführt werden soll.
Die Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens im ersten Plasmagenerator kann in Abhängigkeit von den elektrischen Betriebsbedingungen des ersten Plasmagenerators und der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases durch den ersten Plasmagenerator eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Laufgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Trägergas einer zusätzlichen Plasmaaktivierung unterzogen werden. Vorzugsweise enthält die Reinigungsvorrichtung einen zweiten Plasmagenerator, der stromaufwärts von der Vernebelungseinrichtung angeordnet ist. Das Trägergas strömt von der Quelleneinrichtung, vorzugsweise angetrieben durch den Ventilator, durch den zweiten Plasmagenerator, der für die Erzeugung eines kalten Plasmas konfiguriert ist. Besonders bevorzugt ist der zweite Plasmagenerator zur Plasmaerzeugung mittels einer dielektrischen Barriereentladung eingerichtet. Besonders bevorzugt enthält das Trägergas Sauerstoff, aus dem im zweiten Plasmagenerator Ozon erzeugt wird. Vorzugsweise wird die Barriereentladung mit einer Wechselspannung, einer gepulsten Spannung oder einer Kombination aus diesen erzeugt.
Die Plasmaaktivierung des Trägergases, insbesondere die Erzeugung von Ozon im Trägergas, bietet den Vorteil, dass die Wirksamkeit der Reinigung erhöht wird. Keime oder Mikroorganismen auf der Oberfläche des zu reinigenden Gegenstandes werden in diesem Fall nicht nur durch die reaktiven Substanzen im Nebel der Behandlungsflüssigkeit, sondern auch durch Reaktionsprodukte aus der Behandlungsflüssigkeit, die unter der Wirkung des Ozon im Trägergas erzeugt werden, wie z. B. H₂O₂ oder OH-Radikale, deaktiviert.
Gemäß einer weiteren Modifikation der Erfindung kann der Nebel der Behandlungsflüssigkeit einer UV-Bestrahlung unterzogen werden. Vorzugsweise enthält die Reinigungsvorrichtung eine UV-Lichtquelle. Durch die UV-Bestrahlung wird vorteilhafterweise eine zusätzliche Aktivierung, insbesondere eine Ionisierung von Bestandteilen des Nebels der Behandlungsflüssigkeit erzielt. Besonders bevorzugt erfolgt die Bestrahlung des Nebels mit UV-Licht stromabwärts vom ersten Plasmagenerator und/oder in der Vernebelungseinrichtung.
Anwendungen der Erfindung sind insbesondere bei der Desinfektion (Deaktivierung und/oder Beseitigung von infizierenden Stoffen) und/oder Sterilisierung (Abtötung und/oder Beseitigung von Keimen oder Mikroorganismen) von Gegenständen, wie z. B. Teilen biologischer Organismen, insbesondere Körperteilen, wie z. B. Hände, oder z. B. Werkstücken oder Werkzeugen, gegeben. Für die gezielte Beaufschlagung des zu reinigenden Gegenstandes mit dem aktivierten Nebel der Behandlungsflüssigkeit ist die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung vorzugsweise mit einer Aufnahmeeinrichtung ausgestattet, die für eine Aufnahme des zu reinigenden Gegenstandes konfiguriert ist. Die Aufnahmeeinrichtung umfasst z. B. mindestens ein Fach und/oder mindestens einen Schacht in der Reinigungsvorrichtung. Der zu reinigende Gegenstand kann in das Fach eingelegt oder in den Schacht gehalten werden. Besonders bevorzugt ist die Reinigungsvorrichtung eine Handreinigungsvorrichtung, z. B. zur Anwendung in einem Krankenhaus, einem Labor oder in einer Sanitäranlage, oder eine Werkzeugreinigungseinrichtung, z. B. zur Vorbereitung von Operationswerkzeugen in der Medizin.
Zusammengefasst bietet die Erfindung die folgenden Vorteile. Verglichen mit herkömmlichen Reinigungsgeräten, insbesondere unter Berücksichtigung des Verbrauchs an H₂O₂, weist die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung einen erheblich höheren Wirkungsgrad auf. Des Weiteren erfordert die erfindungsgemäße Reinigung nicht die Verwendung von chemischen Waschflüssigkeiten, mit denen beispielsweise die Oberflächenspannung auf der Oberfläche des zu reinigenden Gegenstands beeinflusst wird. Vielmehr wird als Behandlungsflüssigkeit vorzugsweise lediglich Wasser verwendet. Die erfindungsgemäße Reinigung bietet eine zuverlässige Deaktivierung (Abtötung) von Mikroorganismen auf festen Oberflächen. Vorteilhafterweise muss der gereinigte Gegenstand nach der Reinigung nicht getrocknet werden. Schließlich kann die Reinigungsvorrichtung mit einer kompakten Bauweise kostengünstig hergestellt werden, so dass eine massenhafte Anwendung, insbesondere in Krankenhäusern, Laboren, oder Sanitäranlagen, ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Reinigung erfolgt ohne Beeinträchtigungen durch den Nutzer. Insbesondere bei Verwendung des Ventilators und geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Trägergases wird die Wahrnehmung der Überführung des Trägergases nach der Reinigung in die Umgebung der Reinigungsvorrichtung durch den Nutzer vermieden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1: eine schematische Blockdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung;
2: eine schematische Illustration einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, bei der eine Aktivierung des Trägergases vorgesehen ist; und
3 und 4: schematische Illustrationen weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, bei denen eine UV-Bestrahlung der vernebelten Behandlungsflüssigkeit vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf eine Reinigungsvorrichtung für die Handreinigung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern entsprechend bei der Reinigung anderer Gegenstände anwendbar. Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen werden insbesondere in Bezug auf die Kombination der Quelleneinrichtung, der Vernebelungseinrichtung und des ersten Plasmagenerators zur Erzeugung eines Plasmas mit gleitendem Lichtbogen beschrieben.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, wie z. B. Spannungsquellen oder die Versorgung der Vernebelungseinrichtung mit einer Behandlungsflüssigkeit werden nicht erläutert, soweit diese an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise kann die Reinigungsvorrichtung zur Handreinigung in Bezug auf die Anordnung ihrer Komponenten in einem Gehäuse und die Bereitstellung eines Schachtes als Aufnahmeeinrichtung für die zu reinigenden Hände aufgebaut sein, wie dies von herkömmlichen Hand-Reinigungsgeräten bekannt ist. Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen gezeigte Geometrie des Strömungsweges durch die Reinigungsvorrichtung beschränkt, sondern auch mit einem anderen Strömungsverlauf realisierbar.
1 zeigt schematisch die Komponenten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 100 zur Handreinigung. Die Reinigungsvorrichtung umfasst eine Quelleneinrichtung 10, eine Verneblungseinrichtung 20 und einen ersten Plasmagenerator 30, die zur Reinigung einer schematisch gezeigten Hand 1 wie folgt aufgebaut sind und zusammenwirken.
Die Quelleneinrichtung 10 umfasst einen Ventilator 11, mit dem ein Strom eines Trägergases 2 erzeugt wird. Der Ventilator 11 umfasst einen kommerziell verfügbaren Flügelrad-Ventilator, mit dem Luft aus der Umgebung angesaugt und zur Verneblungseinrichtung 20 bewegt wird. Der Strom des Trägergases 2 führt durch ein Verbindungselement, wie z. B. ein Rohr oder einen Schlauch, über das die Quelleneinrichtung 10 mit der Verneblungseinrichtung 20 gekoppelt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases 2 wird z. B. auf 1 bis 4 m/s eingestellt. Der Volumenstrom beträgt z. B. 5 bis 22 m³/h.
Die Verneblungseinrichtung 20 enthält ein Reservoir 21 zur Aufnahme einer Behandlungsflüssigkeit 4, die z. B. Wasser, insbesondere Leitungswasser, umfasst. Im Reservoir 21 ist mindestens eine Ultraschallquelle 22 angeordnet. Die Verneblungseinrichtung 20 mit der Ultraschallquelle 22 kann aufgebaut sein, wie dies von herkömmlichen, mit Ultraschall betriebenen Verneblern bekannt ist. Beispielsweise umfasst die Ultraschallquelle, die am Boden des Reservoirs 21 zur Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit 4 angeordnet und zur Erzeugung von Ultraschallwellen in der Behandlungsflüssigkeit 3 eingerichtet ist, mindestens einen piezoelektrischen Kristall. Unter der Wirkung der Ultraschallwellen wird über der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit 4 im Reservoir 21 ein schematisch gezeigter Nebel 4 erzeugt.
Der Nebel 3 wird von dem Strom des Trägergases 2 zum ersten Plasmagenerator 30 bewegt. Hierzu ist die Verneblungseinrichtung 20 über ein Verbindungselement, wie z. B. ein Rohr, Kanal, Leitungselement oder Schlauch, mit dem ersten Plasmagenerator 30 gekoppelt.
Der erste Plasmagenerator 30 enthält zwei Elektroden 31 und eine Plasma-Spannungsquelle (nicht dargestellt) zur Erzeugung eines Plasmas mit gleitendem Lichtbogen. Der Plasmagenerator 30 kann aufgebaut sein, wie dies von Plasmageneratoren zur Erzeugung von Plasmen mit gleitendem Lichtbogen in chemischen Reaktoren bekannt ist. Es sind die insbesondere zwei schematisch gezeigte Elektroden 31 vorgesehen, die sich mit einem sich vergrößernden Abstand der zueinander weisenden Elektrodenseiten in Strömungsrichtung des Trägergases durch den ersten Plasmagenerator 30 erstrecken. Es sind z. B. zwei drahtförmige Elektroden 31 vorgesehen, die sich über eine Länge z. B. im Bereich von 1 bis 20 cm entlang der Strömungsrichtung des Trägergases erstrecken und deren gegenseitiger Abstand sich in Strömungsrichtung von einem Wert im Bereich von 0,1 bis 10 mm bis zu einem Wert im Bereich von 1 bis 20 cm vergrößert. In Strömungsrichtung wird eine Laufstrecke L eines zwischen den Elektroden 31 gebildeten gleitenden Lichtbogens 32 bereitgestellt, deren Länge z. B. 1 bis 20 cm beträgt.
Wenn das Trägergas 2 mit dem Nebel 3 durch den ersten Plasmagenerator 30 strömt, wird das Plasma mit gleitendem Lichtbogen 32 erzeugt. Unter der Wirkung des Plasmas werden die Tröpfchen des Nebels 3 aktiviert, indem Wasser in H₂O₂ umgewandelt wird, das als reaktive Substanz reinigend auf den Gegenstand 1 einwirkt. Der aktivierte Nebel 3 wird mit dem Trägergas von dem ersten Plasmagenerator 30 weiter zu der Hand 1 transportiert. Der aktivierte Nebel 3 wirkt auf die Oberfläche der Hand 1 ein, wo eventuelle Keime oder Mikroorganismen unter der Wirkung der reaktiven Bestandteile des Nebels 3 abgetötet werden.
Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann derart durchgeführt werden, dass die Reinigungsvorrichtung 100 laufend in Betrieb ist. Mit dem Ventilator 11 der Quelleneinrichtung 10 wird kontinuierlich der Strom des Trägergases 2 erzeugt, das laufend den in der Verneblungseinrichtung 20 generierten Nebel 3 zu dem ersten Plasmagenerator 30 transportiert. Bei kontinuierlichem Betrieb des ersten Plasmagenerators 30 wird der Nebel 3 ununterbrochen aktiviert, so dass jederzeit ein stromabwärts von dem ersten Plasmagenerator 30 angeordneter Gegenstand, wie z. B. die Hand 1, gereinigt werden kann.
Alternativ ist ein diskontinuierlicher Betrieb möglich, bei dem einzelne oder mehrere der Komponenten 10, 20 und 30 nur bei Bedarf eingeschaltet werden. Beispielsweise kann das Vorhandensein der zu reinigenden Hand 1 mit einem Sensor (nicht dargestellt) an der Reinigungsvorrichtung 100 festgestellt werden. Wenn der Sensor das Vorhandensein der Hand 1 registriert, werden der Ventilator 11 der Quelleneinrichtung 10 und die Ultraschallquelle 22 der Verneblungseinrichtung 20 betätigt sowie der erste Plasmagenerator 30 eingeschaltet. Vorteilhafterweise ist die Bereitstellung eines aktivierten Nebels 3 innerhalb einer Verzögerungszeit unterhalb von einer halben Sekunde möglich, so dass ein Nutzer praktisch verzögerungsfrei die Reinigung durchführen kann.
Alternativ ist auch möglich, dass der Ventilator 11 der Quelleneinrichtung 10 und die Ultraschallquelle 22 der Verneblungseinrichtung 20 laufend betrieben werden und in Reaktion auf das Signal des Sensors lediglich der erste Plasmagenerator 30 eingeschaltet wird, wenn die Hand 1 zur Reinigung angeordnet ist.
2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 100 mit der Quelleneinrichtung 10, der Verneblungseinrichtung 20 und dem ersten Plasmagenerator 30, wie sie oben unter Bezug auf 1 beschrieben wurden. Zusätzlich ist bei der Reinigungsvorrichtung 100 gemäß 2 ein zweiter Plasmagenerator 40 vorgesehen, der zwischen der Quelleneinrichtung 10 und der Verneblungseinrichtung 20 zur Aktivierung des Trägergases 2 angeordnet ist. Des Weiteren zeigt 2 schematisch ein äußeres Gehäuse 50 der Reinigungsvorrichtung 100 mit einem Schacht 60, der eine Aufnahmeeinrichtung für die Hand 1 bildet. Das Gehäuse 50 mit dem Schacht 60 kann in seiner äußeren Form gestaltet sein, wie dies von herkömmlichen Reinigungsgeräten bekannt ist.
Der zweite Plasmagenerator 40 enthält Elektroden 41 zur Erzeugung einer Barriereentladung (sogenanntes DBD-Plasma, ”Dielectric Barrier Discharge”-Plasma). Beim Durchströmen des zweiten Plasmagenerators 40 wird das Trägergas 2 unter der Wirkung des Plasmas aktiviert. Es wird insbesondere im Trägergas 2 Ozon erzeugt, unter dessen Wirkung auf die Behandlungsflüssigkeit der Reinigungseffekt auf die Hand 1 verstärkt wird. Das Trägergas 2 mit dem Ozon wird mit dem Ventilator 11 durch die Verneblungseinrichtung 20 transportiert, um den Nebel 3 der Behandlungsflüssigkeit 4 zum ersten Plasmagenerator 30 mitzunehmen. Im ersten Plasmagenerator 30 erfolgt die Aktivierung des Nebels 3 im Plasma mit gleitendem Lichtbogen.
3 zeigt eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 100, bei der stromabwärts vom ersten Plasmagenerator 30 eine Bestrahlungseinrichtung 70 mit einer UV-Lichtquelle 71 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Trägergas 2, das von der Quelleneinrichtung 10 bereitgestellt wird, im zweiten Plasmagenerator 40 zur Bildung von Ozon aktiviert und durch die Verneblungseinrichtung 20 geführt. Dabei wird der in der Verneblungseinrichtung 20 generierte Nebel 3 der Behandlungsflüssigkeit 3 unter der Wirkung des Ozon einer ersten Aktivierung (Bildung von H₂O₂) unterzogen und zum ersten Plasmagenerator 30 transportiert, wo eine weitere Aktivierung des Nebels 3 erfolgt. Anschließend folgt eine UV-Bestrahlung in der Bestrahlungseinrichtung 70, unter deren Wirkung eine Ionisierung von Teilen des Trägergases 2 und des Nebels 3 erfolgt. Im Ergebnis trifft das Trägergas 2 mit dem Nebel 3 der Behandlungsflüssigkeit 4, enthaltend Ozon, OH-Radikale und Ionen, auf die Oberfläche der zu reinigenden Hand 1.
Die Bereitstellung der UV-Bestrahlung kann dahingehend abgewandelt werden, dass die Funktion der in 3 gezeigten Bestrahlungseinrichtung 70 zusätzlich von der Verneblungseinrichtung 20 übernommen wird. Diese Variante der Erfindung ist in 4 schematisch gezeigt. In diesem Fall ist die UV-Lichtquelle 71 in der Verneblungseinrichtung 20 angeordnet, um den Nebel 4 der Behandlungsflüssigkeit 3 bei der ersten Aktivierung in der Verneblungseinrichtung 20 und vor der weiteren Aktivierung im ersten Plasmagenerator 30 mit UV-Licht zu bestrahlen und im Nebel 4 Ionen zu erzeugen. Unter der Wirkung der UV-Strahlung der UV-Lichtquelle 71 wird in der Verneblungseinrichtung 20 Ozon zersetzt, wobei atomarer Sauerstoff entsteht, der mit Wasser der Behandlungsflüssigkeit 3 H₂O₂ bildet.
Als weitere Alternative der Erfindung können die Ausführungsformen der 3 und 4 kombiniert werden, so dass die Bestrahlung des Nebels 4 mit UV-Licht sowohl in der Vernebelungseinrichtung 20 als auch stromabwärts vom ersten Plasmagenerator 30 erfolgt.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren gezeigten Merkmale der Erfindung können einzeln und in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60017113 T2 [0003, 0005, 0006]
EP 2160081 A1 [0007]
EP 2223704 A1 [0007]
US 2012/0090985 [0008]
US 2009/0236215 [0008]

Claims

Verfahren zur Reinigung eines Gegenstandes (1), insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, umfassend die Schritte: – Erzeugung eines Stroms eines Trägergases (2), – Erzeugung eines Nebels (3) einer Behandlungsflüssigkeit (4), und – Bewegung des Nebels (3) mit dem Trägergas (2) durch ein mit einem ersten Plasmagenerator (30) erzeugtes Plasma zu dem zu reinigenden Gegenstand (1), dadurch gekennzeichnet, dass – das Plasma ein Plasma mit gleitendem Lichtbogen umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem – das Plasma mit gleitendem Lichtbogen mit einer Laufrichtung des Lichtbogen entlang einer Strömungsrichtung des Trägergases (2) im ersten Plasmagenerator (30) erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – der Strom des Trägergases (2) mit einem Ventilator (11) erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – der Strom des Trägergases (2) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 0,5 m/s und/oder höchstens 50 m/s erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem – der Lichtbogen mit einer Laufgeschwindigkeit erzeugt wird, die kleiner oder gleich der Strömungsgeschwindigkeit ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – das Trägergas (2) in einem zweiten Plasmagenerator (40) einer Plasmaaktivierung unterzogen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem – die Plasmaaktivierung des Trägergases (2) in einer Barriereentladung erfolgt und die Erzeugung von Ozon einschließt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – der Nebel (3) der Behandlungsflüssigkeit (4) mit UV-Licht bestrahlt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem – die Bestrahlung des Nebels stromabwärts vom ersten Plasmagenerator (30) und/oder während der Erzeugung des Nebels (3) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Behandlungsflüssigkeit Wasser umfasst, und – das Trägergas Sauerstoff enthält.
Reinigungsvorrichtung (100) zur Reinigung eines Gegenstandes (1), insbesondere für Desinfektions- und/oder Sterilisationszwecke, umfassend – eine Quelleneinrichtung (10), die zur Erzeugung eines Stroms eines Trägergases (2) eingerichtet ist, – eine Verneblungseinrichtung (20), die zur Erzeugung eines Nebels (3) der Behandlungsflüssigkeit (4) eingerichtet ist, und – einen ersten Plasmagenerator (30), wobei – die Quelleneinrichtung (10) und die Verneblungseinrichtung (20) angeordnet sind, mit dem Trägergas (2) den Nebel (3) der Behandlungsflüssigkeit (4) durch den ersten Plasmagenerator (30) zu dem zu reinigenden Gegenstand (1) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Plasmagenerator (30) mindestens zwei Elektroden (31) aufweist, die zur Erzeugung eines Plasmas mit gleitendem Lichtbogen angeordnet sind.
Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der – die Elektroden (31) des ersten Plasmagenerators (30) zur Erzeugung des Lichtbogens mit einer Laufrichtung entlang einer Strömungsrichtung des Trägergases (2) im ersten Plasmagenerator (30) eingerichtet sind.
Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, bei der – die Quelleneinrichtung (10) mit einem Ventilator (11) zur Erzeugung des Stroms des Trägergases (2) ausgestattet ist.
Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der – die Quelleneinrichtung (10) zur Erzeugung des Stroms des Trägergases mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 0,5 m/s und/oder höchstens 50 m/s eingerichtet ist.
Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, die umfasst – einen zweiten Plasmagenerator (40), der zwischen der Quelleneinrichtung (10) und der Verneblungseinrichtung (20) angeordnet ist, wobei – die Quelleneinrichtung (10) und der zweite Plasmagenerator (40) angeordnet sind, das Trägergas (2) durch den zweiten Plasmagenerator (40) zu der Verneblungseinrichtung (20) zu bewegen.
Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der – der zweite Plasmagenerator (40) für eine Aktivierung des Trägergases (2) in einer Barriereentladung eingerichtet ist.
Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, die umfasst – eine UV-Lichtquelle (71), die zur Bestrahlung des Nebels (3) der Behandlungsflüssigkeit (4) mit UV-Licht eingerichtet ist.
Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der – die UV-Lichtquelle (71) stromabwärts vom ersten Plasmagenerator und/oder in der Verneblungseinrichtung (20) angeordnet ist.