DE102019109210A1 - Device and method for the sterilization of medical products using X-rays - Google Patents
Device and method for the sterilization of medical products using X-rays Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019109210A1 DE102019109210A1 DE102019109210.8A DE102019109210A DE102019109210A1 DE 102019109210 A1 DE102019109210 A1 DE 102019109210A1 DE 102019109210 A DE102019109210 A DE 102019109210A DE 102019109210 A1 DE102019109210 A1 DE 102019109210A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation
- sterilization
- medical
- radiation source
- ray
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/08—Radiation
- A61L2/082—X-rays
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
- A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
- A61L2/0029—Radiation
- A61L2/0041—X-rays
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
- A61L2202/10—Apparatus features
- A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
- A61L2202/10—Apparatus features
- A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
- A61L2202/20—Targets to be treated
- A61L2202/21—Pharmaceuticals, e.g. medicaments, artificial body parts
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
Die Vorrichtung weist eine Strahlungsquelle und vorzugsweise einen Detektor auf, zwischen denen ein Medizinprodukt eingebracht ist, wobei die Strahlungsquelle mittels einer Steuer- und/oder Regelvorrichtung und eines Feedbacks des Detektors regelbar ist oder mittels eines Ergebnisses von Dose-Mapping oder einer Simulation steuerbar ist. Das Verfahren zum Sterilisieren von Medizinprodukten, umfasst die Schritte: Einbringen eines Medizinproduktes in eine Sterilisationsvorrichtung; Bestrahlen des Medizinproduktes mit einer Strahlungsquelle, vorzugsweise einer Röntgenstrahlungsquelle, der Sterilisationsvorrichtung; Ermitteln der Strahlungsintensität an jeder Position des Medizinprodukts, Steuern und/oder Nachregeln der Strahlungsquelle entsprechend des [in einer Referenzmessung oder Simulation ermittelten und] in der Steuervorrichtung gespeicherten Zusammenhangs zwischen Strahlungsintensität am Detektor und Minimaldosis im Medizinprodukt an der entsprechenden Stelle, so dass das Medizinprodukt homogen bestrahlt und sterilisiert wird.The device has a radiation source and preferably a detector, between which a medical product is inserted, the radiation source being controllable by means of a control and / or regulating device and feedback from the detector or being controllable by means of a result of dose mapping or a simulation. The method for sterilizing medical products comprises the steps: introducing a medical product into a sterilization device; Irradiating the medical product with a radiation source, preferably an X-ray source, of the sterilization device; Determination of the radiation intensity at each position of the medical device, control and / or readjustment of the radiation source according to the relationship between the radiation intensity at the detector and the minimum dose in the medical device at the corresponding point, so that the medical device is homogeneous is irradiated and sterilized.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sterilisation von 3-dimensionalen Medizinprodukten mit niederenergetischer Röntgenstrahlung.The invention relates to a device and a method for sterilizing 3-dimensional medical products with low-energy X-rays.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Sterilität ist eine zentrale Anforderung an viele Medizinprodukte. Ein Medizinprodukt wird als steril bezeichnet, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein lebensfähiger Mikroorganismus auf oder im Produkt befindet, kleiner oder gleich 10-6 ist (EN 556-1:2001).Sterility is a key requirement for many medical devices. A medical device is referred to as sterile if the probability that a viable microorganism is on or in the product is less than or equal to 10-6 (EN 556-1: 2001).
Ein Medizinprodukt bezeichnet einen Gegenstand oder einen Stoff, der zu medizinisch therapeutischen oder diagnostischen Zwecken für Menschen verwendet wird., Die bestimmungsgemäße Hauptwirkung von Medizinprodukten erfolgt im Unterschied zu Arzneimitteln primär nicht pharmakologisch, metabolisch oder immunologisch, sondern physikalisch oder physikochemisch. Medizinprodukte sind somit alle einzeln oder miteinander verbunden verwendeten Instrumente, Apparate, Vorrichtungen, Software, Stoffe oder anderen Gegenstände, die vom Hersteller für Menschen für folgende Zwecke bestimmt sind: Erkennung, Verhütung, Überwachung, Behandlung oder Linderung von Krankheiten; Erkennung, Überwachung, Behandlung, Linderung oder Kompensierung von Verletzungen oder Behinderungen; Untersuchung, Ersatz oder Veränderung des anatomischen Aufbaus oder eines physiologischen Vorgangs; Empfängnisregelung und deren bestimmungsgemäße Hauptwirkung. Ebenso gelten „Produkte, die speziell für die Reinigung, Desinfektion oder Sterilisation“ von Medizinprodukten bestimmt sind, als Medizinprodukte.A medical product refers to an object or a substance that is used for medical therapeutic or diagnostic purposes for people., In contrast to medicinal products, the main intended effect of medical products is primarily not pharmacological, metabolic or immunological, but physical or physicochemical. Medical devices are therefore all instruments, apparatus, devices, software, materials or other objects used individually or in combination, which are intended by the manufacturer for people for the following purposes: detection, prevention, monitoring, treatment or alleviation of diseases; Detecting, monitoring, treating, alleviating or compensating for an injury or disability; Investigation, replacement or modification of the anatomical structure or a physiological process; Conception regulation and its intended main effect. Likewise, "products that are specifically designed for cleaning, disinfection or sterilization" of medical devices are considered medical devices.
StrahlensterilisationRadiation sterilization
Eine Möglichkeit zur Sterilisation von Medizinprodukten besteht in der Bestrahlung mit ionisierender Strahlung (Strahlensterilisation). Die großtechnisch eingesetzten Verfahren zur Bestrahlung von Medizinprodukten sind die Sterilisation mit Gammastrahlung (Gammasterilisation), die Sterilisation mit beschleunigten Elektronen (e-Beam-Sterilisation, Elektronenstrahlsterilisation, Betasterilisation) und die Sterilisation mit hochenergetischer Röntgenstrahlung (X-Ray-Sterilisation, Röntgensterilisation).One way to sterilize medical products is to use ionizing radiation (radiation sterilization). The methods used on a large scale for irradiating medical products are sterilization with gamma radiation (gamma sterilization), sterilization with accelerated electrons (e-beam sterilization, electron beam sterilization, beta sterilization) and sterilization with high-energy X-rays (X-ray sterilization, X-ray sterilization).
GammasterilisationGamma sterilization
Gammastrahlung ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung, die bei spontanen Umwandlungen („Zerfall“) der Atomkerne vieler natürlich vorkommender oder künstlich erzeugter radioaktiver Nuklide entsteht. Als Gammastrahlung bezeichnet man somit kurzwellige Photonen, die durch Kernreaktionen entstehen, während Röntgenstrahlung aus der Geschwindigkeitsänderung geladener Teilchen herrührt. Die Gammastrahlung wird häufig zur Sterilisation von medizinischen Einweggeräten wie Spritzen, Nadeln, Kanülen und IV-Sets sowie Lebensmitteln verwendet, da ihre Eindringtiefe meist mehr als 50cm beträgt. Es wird von einem Radioisotop, meist Kobalt-60 (60Co) oder Cäsium-137 (137Cs), mit Photonenenergien von bis zu 1,3 bzw. 0,66 MeV emittiert.Gamma radiation is a particularly penetrating electromagnetic radiation that is created during the spontaneous transformations (“decay”) of the atomic nuclei of many naturally occurring or artificially produced radioactive nuclides. Gamma radiation is the term used to describe short-wave photons that are generated by nuclear reactions, while X-rays result from the change in the speed of charged particles. Gamma radiation is often used to sterilize single-use medical devices such as syringes, needles, cannulas and IV sets as well as food, as its penetration depth is usually more than 50 cm. It is emitted by a radioisotope, usually cobalt-60 (60Co) or cesium-137 (137Cs), with photon energies of up to 1.3 or 0.66 MeV.
Gammastrahlen sind elektromagnetische Wellen (wie auch Licht-, Infrarot-, Röntgen- oder UV-Strahlen). Allerdings haben Gammastrahlen eine geringere Wellenlänge und besitzen daher mehr Energie. Bei der Bestrahlung überträgt sich diese Energie auf die Elektronen der Moleküle der Produkte und erzeugt dabei hoch reaktive Radikale. Daher spricht man auch von ionisierender Strahlung. Diese freien Radikale brechen nun die DNA der vorhandenen Mikroorganismen auf, sodass diese sich nicht weiter vermehren können und absterben. Das bestrahlte Produkt ist somit steril. Da die Gammastrahlung nur die Elektronenhülle der Moleküle beeinflusst, ist es physikalisch unmöglich, dass das bestrahlte Produkt selbst radioaktiv wird.Gamma rays are electromagnetic waves (as well as light, infrared, X-ray or UV rays). However, gamma rays have a shorter wavelength and therefore have more energy. During irradiation, this energy is transferred to the electrons in the molecules of the products, generating highly reactive radicals. This is why one speaks of ionizing radiation. These free radicals now break the DNA of the existing microorganisms so that they can no longer multiply and die. The irradiated product is therefore sterile. Since the gamma radiation only affects the electron shell of the molecules, it is physically impossible for the irradiated product itself to become radioactive.
Der Bestrahlungsprozess erfolgt in einer speziellen Anlage. Die hierfür benötigten Gammastrahlen entstehen durch den Zerfall des radioaktiven Isotops Kobalt-60. Dieses lagert in Edelstahlzylindern innerhalb der Anlage und stellt die Strahlenquelle dar. Während des Bestrahlungsbetriebs wird die Strahlenquelle von den zu bestrahlenden Produkten auf einem Fördersystem umrundet. Um die Anlage gefahrlos betreten zu können, kann die Strahlenquelle in ein Wasserbecken abgesenkt werden, dessen Wassersäule die Strahlen abschirmt. Ein großer Vorteil ist die gute Penetrationsfähigkeit der Gammastrahlung, die es ermöglicht die Produkte in der Endverpackung zu sterilisieren. Dies vereinfacht den Produktionsprozess und stellt sicher, dass die Produkte durch anschließende Verpackungsarbeiten nicht wieder kontaminiert werden.The irradiation process takes place in a special facility. The gamma rays required for this result from the decay of the radioactive isotope cobalt-60. This is stored in stainless steel cylinders within the system and represents the radiation source. During the irradiation operation, the radiation source is surrounded by the products to be irradiated on a conveyor system. In order to be able to enter the facility safely, the radiation source can be lowered into a water basin, the water column of which shields the rays. A great advantage is the good penetration ability of the gamma radiation, which makes it possible to sterilize the products in the final packaging. This simplifies the production process and ensures that the products are not re-contaminated by subsequent packaging work.
Die bei der Bestrahlung aufgenommene Energie wird in Kilogray (kGy) gemessen. Diese absorbierte Energie hängt von verschiedenen Faktoren ab (u.a. Expositionszeit, Dosierung der Strahlung, Dichte des Materials, Packungsgröße) und wird mittels eines Dosimeters überprüft. Somit ist sichergestellt, dass jedes Produkt die festgelegte Bestrahlungsdosis erhält.The energy absorbed during irradiation is measured in kilogray (kGy). This absorbed energy depends on various factors (including exposure time, dosage of radiation, density of the material, package size) and is checked using a dosimeter. This ensures that each product receives the specified radiation dose.
ElektronenstrahlsterilisationElectron beam sterilization
Von einer Elektronenquelle ausgesendete Elektronen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt, entweder auf gekrümmte Bahnen (Rhodotron) oder linear mithilfe von elektrischen Wechselfeldern (Linearbeschleuniger). Danach werden die beschleunigten Elektronen durch ein magnetisches Feld abgelenkt (gescannt) und durch ein Austrittsfenster auf das Produkt geführt. Der eigentliche Prozess findet unter Normalbedingungen statt. Elektronenstrahlsterilisation findet bei einer Elektronenenergie bis 10 MeV statt.Electrons emitted by an electron source are accelerated in an electric field, either on curved paths ( Rhodotron) or linear with the help of alternating electric fields (linear accelerator). The accelerated electrons are then deflected (scanned) by a magnetic field and guided onto the product through an exit window. The actual process takes place under normal conditions. Electron beam sterilization takes place at an electron energy of up to 10 MeV.
Beim E-Beam-Bestrahlungsprozess beginnt die Strahlerzeugung mit in einer Glühkathode erzeugten Elektronen, die in die Beschleunigungseinheit, die so genannte Kavität, eingeleitet werden. Beim Rhodotron-Prinzip durchlaufen sie mit Hilfe von magnetischen Umlenksystemen mehrmals die Kavität, bis sie die vorgesehene Energie erreicht haben. Bei der Elektronenstrahl-Behandlung von Medizinprodukten werden die Elektronen mit einer maximalen Energie von 10 MeV aus der Kavität geschleust. Die erzeugten Elektronen werden durch einen Scan-Magneten in eine horizontal oszillierende Bewegung versetzt, wodurch die Elektronen beziehungsweise die Röntgenphotonen die gesamte zu entkeimende Ware überstreichen.In the e-beam irradiation process, the beam generation begins with electrons generated in a hot cathode, which are introduced into the acceleration unit, the so-called cavity. With the rhodotron principle, they pass through the cavity several times with the help of magnetic deflection systems until they have reached the intended energy. In the electron beam treatment of medical products, the electrons are channeled out of the cavity with a maximum energy of 10 MeV. The generated electrons are set in a horizontally oscillating movement by a scanning magnet, whereby the electrons or the X-ray photons sweep over the entire product to be sterilized.
RöntgensterilisationX-ray sterilization
Das Spektrum der Röntgenstrahlung beginnt unterhalb der extremen UV-Strahlung bei einer Wellenlänge um 10 nm (überweiche Röntgenstrahlung) und reicht bis weniger als 1 pm hinab (überharte oder hochenergetische Röntgenstrahlung). Die Energiebereiche der Gamma- und Röntgenstrahlung überschneiden sich in einem weiten Bereich. Beide Strahlungsarten sind elektromagnetische Strahlung und haben daher bei gleicher Energie die gleichen Wirkungen. Das Unterscheidungskriterium ist die Herkunft: Röntgenstrahlung entsteht im Gegensatz zur Gammastrahlung nicht bei Prozessen im Atomkern, sondern durch hochenergetische Elektronenprozesse. Das in Röntgenröhren erzeugte Strahlungsspektrum ist eine Überlagerung eines kontinuierlichen mit einem diskreten Spektrum. Photonen aus Röntgenröhren haben eine Energie von etwa 1 keV bis 250 keVThe spectrum of X-rays begins below extreme UV radiation at a wavelength of around 10 nm (super-soft X-rays) and extends down to less than 1 pm (super-hard or high-energy X-rays). The energy ranges of gamma and X-rays overlap in a wide range. Both types of radiation are electromagnetic radiation and therefore have the same effects with the same energy. The differentiating criterion is the origin: in contrast to gamma radiation, X-rays are not produced by processes in the atomic nucleus, but by high-energy electron processes. The radiation spectrum generated in X-ray tubes is a superposition of a continuous and a discrete spectrum. Photons from X-ray tubes have an energy of around 1 keV to 250 keV
Bei der Elektronenstrahlsterilisation und der Röntgensterilisation werden mit einem Elektronenbeschleuniger hochenergetische Elektronen erzeugt. Bei der Elektronenstrahlsterilisation werden die Elektronen direkt zur Sterilisation verwendet. Bei der Produktbehandlung mit X-Ray-Technologie (Röntgentechnologie) verlassen die Elektronen die Kavität des Elektronenbeschleunigers zu einem früheren Zeitpunkt mit einer geringfügig geringeren Energie und werden nach dem Schleusen aus der Kavität auf eine Metallplatte, das sogenannte Target, geschossen. Beim Eintauchen in diese Platte verlieren sie einen Teil ihrer Energie in Form von Röntgenstrahlen (X-Rays), die zur Produktsterilisation verwendet werden.In the case of electron beam sterilization and X-ray sterilization, high-energy electrons are generated with an electron accelerator. In electron beam sterilization, the electrons are used directly for sterilization. In product treatment with X-Ray technology (X-ray technology), the electrons leave the cavity of the electron accelerator at an earlier point in time with a slightly lower energy and, after being sluiced out of the cavity, are shot onto a metal plate, the so-called target. When immersed in this plate, they lose part of their energy in the form of X-rays, which are used for product sterilization.
X-Rays stellen, wie auch die Gammastrahlung, eine sehr durchdringende Strahlenquelle dar, die es erlaubt, größere Volumina und höhere Dichten zu sterilisieren als bei der E-Beam-Technologie. Die Gamma- und die Röntgensterilisation sind aufgrund der hohen Eindringtiefe der Photonen zur Sterilisation von palettierter Ware geeignet.X-rays, like gamma radiation, represent a very penetrating radiation source that allows larger volumes and higher densities to be sterilized than with e-beam technology. Gamma and X-ray sterilization are suitable for the sterilization of palletized goods due to the high penetration depth of the photons.
Nachteile der StrahlensterilisationDisadvantages of radiation sterilization
Die
Die Elektronenstrahlsterilisation ist aufgrund ihrer geringen Durchdringungsfähigkeit verglichen mit Gamma- bzw. Röntgenstrahlung der gleichen Energie nur für Medizinprodukte geringer Dimensionen und Dichten geeignet.Electron beam sterilization is only suitable for medical products of small dimensions and densities due to its low penetration capacity compared to gamma or x-ray radiation of the same energy.
Bei der Röntgensterilisation besteht das Problem, dass ein Großteil der eingesetzten elektrischen Energie Prinzip-bedingt nicht in Röntgenstrahlung konvertiert wird, sondern am Röntgentarget als Wärme abfällt, was einen geringen Wirkungsgrad zur Folge hat. Für Elektronenstrahl- und Röntgensterilisationsanlagen ist zudem ein kostenintensiver Hochenergie- Elektronenbeschleuniger notwendig.With X-ray sterilization, there is the problem that a large part of the electrical energy used is not converted into X-rays due to the principle involved, but instead drops off as heat at the X-ray target, which results in a low degree of efficiency. An expensive high-energy electron accelerator is also necessary for electron beam and X-ray sterilization systems.
Für alle 3 Verfahren sind aufwendige Abschirmungsmaßnahmen notwendig, um einen ausreichenden Strahlenschutz zu gewährleisten. Gamma-, Elektronenstrahl- und Röntgensterilisationsanlagen werden deshalb in einem Strahlenschutzbunker betrieben. Die Konstruktion von kompakten Sterilisationseinheiten, die direkt in den Fertigungsprozess von Medizinprodukten integriert werden können, ist mit den erläuterten konventionellen Sterilisationsverfahren schwierig und sehr aufwändig.Elaborate shielding measures are necessary for all 3 processes in order to ensure adequate radiation protection. Gamma, electron beam and X-ray sterilization systems are therefore operated in a radiation protection bunker. The construction of compact sterilization units that can be integrated directly into the manufacturing process of medical products is difficult and very time-consuming with the conventional sterilization processes described.
Niederenergetische RöntgenstrahlungLow-energy X-rays
Eine Möglichkeit zur Realisierung eines Sterilisationsverfahrens, das auf der sterilisierenden Wirkung ionisierender Strahlung beruht und das sich in den kontinuierlichen Produktionsprozess vieler Medizinprodukte integrieren lässt, besteht in der Nutzung von ionisierender Strahlung kleiner Energie der entsprechenden Teilchen. Dadurch ergeben sich hauptsächlich zwei Vorteile. Zum einen verringern sich die Maßnahmen zur Abschirmung der Strahlung, da die Eindringtiefe der Teilchen mit kleiner werdender Teilchenenergie sinkt. Zum anderen sind zur Erzeugung von niederenergetischer Elektronenstrahlung keine Hochenergie- Elektronenbeschleuniger notwendig, sondern es können kompakte Elektronenstrahler bzw. Röntgenröhren eingesetzt werden. Mit diesen Geräten können Elektronen- bzw. Röntgenstrahlungsenergien bis etwa 600 keV erzeugt werden. Im Folgenden wird mit dem Begriff „niederenergetisch“ bzw. „weicher“ Röntgenstrahlung der Energiebereich bis zu eben dieser Grenze bezeichnet.One possibility for realizing a sterilization process that is based on the sterilizing effect of ionizing radiation and that can be integrated into the continuous production process of many medical products is to use ionizing radiation of low energy from the corresponding particles. This has two main advantages. On the one hand, the measures for shielding the radiation are reduced, since the penetration depth of the particles decreases as the particle energy decreases. On the other hand are used to generate low-energy Electron radiation does not require high-energy electron accelerators, but compact electron guns or X-ray tubes can be used. With these devices electron or X-ray energies of up to about 600 keV can be generated. In the following, the term “low-energy” or “soft” X-ray radiation denotes the energy range up to this limit.
Niederenergetische Röntgenstrahlung kann ohne die Nutzung eines Hochenergie-Elektronenbeschleunigers erzeugt werden und erfordert weniger Aufwand für die Strahlungsabschirmung, was die Implementierung eines Sterilisationsverfahrens, das in den kontinuierlichen Produktionsprozess vieler Medizinprodukte integrierbar ist, erlaubt.Low-energy X-rays can be generated without the use of a high-energy electron accelerator and require less effort for radiation shielding, which allows the implementation of a sterilization process that can be integrated into the continuous production process of many medical products.
EindringtiefePenetration depth
Um ein Medizinprodukt mit ionisierender Strahlung zu sterilisieren, muss die Strahlung ausreichend tief eindringen können. Beschleunigte Elektronen (bei der Elektronenstrahlsterilisation) haben aufgrund ihrer Masse und ihrer Ladung eine hohe Wechselwirkungswahrscheinlichkeit mit Materie. Ihre Eindringtiefe ist deshalb gering. Beispielsweise haben Elektronen mit einer Energie von 600 keV eine Eindringtiefe von ca. 2 mm in Polyethylen und eignen sich dementsprechend nur zur Sterilisation von 2-dimensionalen, d. h. sehr dünnen Medizinprodukten oder der Sterilisation von Oberflächen. Zur Sterilisation von 3-dimensionalen Medizinprodukten, d. h. Medizinprodukten, deren Höhe/Dicke in der gleichen Größenordnung wie deren Länge und Breite und im Bereich von Zentimetern oder größer liegt, sind niederenergetische Elektronen deshalb nicht geeignet.In order to sterilize a medical device with ionizing radiation, the radiation must be able to penetrate sufficiently deep. Accelerated electrons (in electron beam sterilization) have a high probability of interaction with matter due to their mass and charge. Their depth of penetration is therefore low. For example, electrons with an energy of 600 keV have a penetration depth of approx. 2 mm in polyethylene and are therefore only suitable for the sterilization of 2-dimensional, i.e. H. very thin medical devices or the sterilization of surfaces. For the sterilization of 3-dimensional medical products, i. H. Medical products whose height / thickness is in the same order of magnitude as their length and width and in the range of centimeters or greater are therefore not suitable for low-energy electrons.
Im Gegensatz zu Elektronen weisen Photonen (Gamma-/Röntgenstrahlung) weder eine Ladung noch eine Masse auf. Die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit von Photonen beim Durchdringen von Materie ist deshalb wesentlich geringer als bei Elektronen. Gamma- bzw. Röntgenstrahlung kann deshalb wesentlich tiefer in Materie eindringen als Elektronenstrahlung der gleichen Energie. Zur Durchdringung vieler 3-dimensionaler Medizinprodukte wie z.B. Dialysatoren mit Photonenstrahlung sind Photonenenergien im niedrigen zweistelligen keV-Bereich ausreichend. Eine Erhöhung der Energie der Photonenstrahlung führt zu einer Steigerung der Dosishomogenität. Bei zu geringer Homogenität der eingetragenen Energiedosis können an Stellen, an denen sich Dosismaxima ausbilden, so hohe Dosen auftreten, dass es zu Materialschädigungen kommt. Diese können die Gebrauchseigenschaften des Medizinproduktes wie z. B. die Biokompatibilität herabsetzen.In contrast to electrons, photons (gamma / X-rays) have neither a charge nor a mass. The interaction probability of photons when penetrating matter is therefore much lower than with electrons. Gamma or X-rays can therefore penetrate much deeper into matter than electron beams of the same energy. For penetration of many 3-dimensional medical products such as Dialyzers with photon radiation, photon energies in the low double-digit keV range are sufficient. An increase in the energy of the photon radiation leads to an increase in the dose homogeneity. If the absorbed dose entered is too homogeneous, doses that are so high that the material is damaged can occur at points at which dose maxima develop. These can affect the usage properties of the medical device such as B. reduce the biocompatibility.
Stand der TechnikState of the art
Die
Die
Die
Die
Die
Nachteile im Stand der TechnikDisadvantages in the prior art
Röntgenquellen im niederenergetischen Bereich werden hauptsächlich zu Analytikzwecken eingesetzt. Sie sind deshalb darauf ausgelegt, eine möglichst hohe Abbildungsgüte zu erreichen. Die Sterilisation erfordert hingegen die Erzeugung einer hohen Strahlungsleistung, um in möglichst kurzer Zeit das geforderte Sterilitätssicherheitsniveau (SAL) zu erreichen. Der Einsatz kommerzieller Röntgenröhren zur Sterilisation von Medizinprodukten ist deshalb nicht zielführend.X-ray sources in the low-energy range are mainly used for analytical purposes. They are therefore designed to achieve the highest possible image quality. Sterilization, on the other hand, requires the generation of high radiation power in order to achieve the required level of sterility security (SAL) in the shortest possible time. The use of commercial X-ray tubes for the sterilization of medical products is therefore not expedient.
Konventionelle Sterilisationsverfahren für Medizinprodukte, die auf der sterilisierenden Wirkung von ionisierender Strahlung basieren (Gamma-, Elektronenstrahl- und Hochenergie-Röntgensterilisation), sind nur mit großem Aufwand in den Produktionsprozess von Medizinprodukten integrierbar. Der Hauptgrund dafür ist die dabei auftretende hohe Strahlungsenergie, die aufwendige Strahlenschutzmaßnahmen erfordert. Bei der Elektronenstrahl- und der Hochenergie-Röntgensterilisation ist zudem der Einsatz eines Hochenergie-Elektronenbeschleunigers hoher Strahlungsenergie und -leistung erforderlich, der viel Platz beansprucht und kostenintensiv ist.Conventional sterilization processes for medical products that are based on the sterilizing effect of ionizing radiation (gamma, electron beam and high-energy X-ray sterilization) can only be integrated into the production process of medical products with great effort. The main reason for this is the high radiation energy that occurs, which requires complex radiation protection measures. In the case of electron beam and high-energy X-ray sterilization, the use of a high-energy electron accelerator with high radiation energy and power is also required, which takes up a lot of space and is cost-intensive.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sterilisieren von Medizinprodukten bereitzustellen, das kompakt ist, eine hohe Sterilisationseffizienz aufweist, eine hohe Eindringtiefe ermöglicht bzw. eine homogene Dosis in dem zu sterilisierenden Produkt erreicht.The present invention is therefore based on the object of providing a device and a method for sterilizing medical products that are compact, have high sterilization efficiency, enable a high penetration depth or achieve a homogeneous dose in the product to be sterilized.
Wie vorstehend dargelegt, führen geringe Röntgenenergien zu einer verringerten Homogenität der in das Medizinprodukt eingetragenen Dosis, was bei einer dann notwendigen lokalen Überdosis in diesen Bereichen zu Materialschädigungen führen kann. Weiterhin sind viele Medizinprodukte in ihrer geometrischen Form und Materialzusammensetzung inhomogen, d. h. es existieren Bereiche, an denen das Medizinprodukt eine größere Dicke und/oder Dichte aufweist als in anderen Bereichen, was ebenfalls hohe lokale Überdosen und damit Materialschädigungen hervorrufen kann.As explained above, low X-ray energies lead to a reduced homogeneity of the dose entered into the medical product, which can lead to material damage in these areas if a local overdose is then necessary. Furthermore, many medical products are inhomogeneous in terms of their geometric shape and material composition. H. There are areas in which the medical product has a greater thickness and / or density than in other areas, which can also cause high local overdoses and thus material damage.
Somit ist es vorzugsweise auch eine Aufgabe der Erfindung ein inhomogenes Medizinprodukt/ 3-dimensionales Medizinprodukt auch bei niedrigen Röntgenenergien möglichst homogen zu bestrahlen bzw. die maximal auftretenden Energiedosen zu verringern.Thus, it is preferably also an object of the invention to irradiate an inhomogeneous medical product / 3-dimensional medical product as homogeneously as possible even with low x-ray energies or to reduce the maximum energy doses that occur.
Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Aufgabe oder Aufgaben der Erfindung wird/werden gelöst durch ein Verfahren zum Sterilisieren von Medizinprodukten nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung zum Sterilisieren von Medizinprodukten nach Anspruch 9.The object or objects of the invention is / are achieved by a method for sterilizing medical products according to
Die Vorrichtung zum Sterilisieren von wenigstens einem Medizinprodukt, weist wenigstens eine Strahlungsquelle, vorzugsweise wenigstens einen Detektor zur Erfassung einer Strahlungsintensität, wenigstens einen Halter für das Halten eines Medizinprodukt vor die Strahlungsquelle, vorzugsweise zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor und wenigstens eine Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung der Strahlungsquelle und vorzugsweise des Halters auf. Wobei die Intensität der Strahlung der Strahlungsquelle durch die Steuereinheit, vorzugsweise kontinuierlich oder getaktet, mittels eines Feedbacks so regelbar und/oder mittels einer Feedforwardcontrol so steuerbar ist, dass die Strahlungsintensität an jeder Position des Medizinprodukts einen für die Sterilisation minimal nötigen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Wert annimmt. In anderen Worten ausgedrückt ist die Intensität der Strahlung der Strahlungsquelle durch die Steuereinheit, vorzugsweise kontinuierlich oder getaktet, mittels eines Feedbacks so regelbar und/oder mittels einer Feedforwardcontrol so steuerbar, dass eine vorbestimmte optimale Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung erzielt wird, die zu einem Erreichen der geforderten Sterilisationsdosis in jedem Punkt des Medizinprodukts, einer homogeneren Dosisverteilung im Medizinprodukt und einer verringerten Bestrahlungszeit (=Zeit zur Erreichung der geforderten Sterilisationsdosis) führt. Eine vorbestimmte optimale Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung wird vorzugsweise experimentell mittels Dose Mapping oder mit einer Simulation ermittelt. Jede Position des Medizinproduktes bedeutet, an jeder Position in/ an des 3-dimensionalen Körpers des Medizinproduktes.The device for sterilizing at least one medical product has at least one radiation source, preferably at least one detector for detecting a radiation intensity, at least one holder for holding a medical product in front of the radiation source, preferably between the radiation source and the detector and at least one control unit for controlling or regulating the radiation source and preferably the holder. The intensity of the radiation from the radiation source can be regulated by the control unit, preferably continuously or clocked, by means of feedback and / or by means of a feedforward control so that the radiation intensity at every position of the medical product assumes a predetermined or predeterminable value that is minimally necessary for the sterilization . In other words, the intensity of the radiation of the radiation source can be regulated by the control unit, preferably continuously or clocked, by means of a feedback and / or by means of a feedforward control so that a predetermined optimal intensity distribution of the X-ray radiation is achieved that is necessary to achieve the required Sterilization dose at every point of the medical device, a more homogeneous dose distribution in the medical device and a reduced irradiation time (= time to achieve the required sterilization dose). A predetermined optimal intensity distribution of the X-ray radiation is preferably determined experimentally by means of dose mapping or with a simulation. Every position of the medical device means at every position in / on the 3-dimensional body of the medical device.
Die Vorrichtung zum Sterilisieren von wenigstens einem Medizinprodukt kann auch als Sterilisationsvorrichtung bzw. Sterilisationseinheit bezeichnet werden oder als Sterilisationsvorrichtung bzw. Sterilisationseinheit, vorgesehen und angepasst für die Sterilisation von Medizinprodukten.The device for sterilizing at least one medical product can also be referred to as a sterilization device or sterilization unit or as a sterilization device or sterilization unit, provided and adapted for the sterilization of medical products.
Die Strahlungsquelle ist vorzugsweise eine gerichtete Strahlungsquelle, vorzugsweise eine elektromagnetische Strahlungsquelle, vorzugsweise eine Röntgenstrahlungsquelle und besonders bevorzugt eine niederenergetische Röntgenstrahlungsquelle, die vorgesehen und angepasst ist, Photonenenergien von 100 bis 800 keV bereitzustellen/ zu erzeugen. Die Strahlungsquelle ist des Weiteren vorgesehen und angepasst die Strahlungsintensität/ die Energiedosis der Strahlung örtlich/ ortsaufgelöst/ örtlich bestimmt/ individuell, das heißt längs eines Medizinproduktes getaktet oder kontinuierlich, individuell einzustellen. Die in das Medizinprodukt eingetragene Energiedosis ist somit örtlich steuerbar bzw. regelbar, wodurch sich in der Regel eine längs des Medizinproduktes inhomogene/ steuerbare Bestrahlungsintensität ergibt.The radiation source is preferably a directed radiation source, preferably an electromagnetic radiation source, preferably an X-ray source and particularly preferably a low-energy X-ray source, which is provided and adapted to provide / generate photon energies of 100 to 800 keV. The radiation source is also provided and adapted to the radiation intensity / the absorbed dose of the radiation locally / spatially resolved / locally determined / individually, i.e. clocked or continuously along a medical device, individually set. The absorbed dose entered in the medical product can thus be controlled or regulated locally, which generally results in an inhomogeneous / controllable radiation intensity along the medical product.
Der Detektor ist vorzugsweise vorgesehen und angepasst zur Detektion der Strahlung der Strahlungsquelle. Weiter vorzugsweise ist der Detektor ein Flächen-Detektor (Detektor mit großflächigem Sensor), vorzugsweise ein Röntgendetektor bzw. ein Flächenröntgendetektor. Der Detektor ist weiter vorzugsweise ein digitaler Detektor, der Datensignale erzeugt und diese an eine Steuervorrichtung weiterleitet. Die Strahlungsquelle emittiert Strahlung und sendet die Strahlung gerichtet aus, der Detektor ist vorzugsweise in der gerichteten Strahlung/ in den Strahlengang eingebracht. Das bedeutet, dass der Detektor von der Strahlungsquelle bestrahlt wird. Der Detektor hat vorzugsweise mindestens die erforderliche Größe, um die komplette durch das Medizinprodukt abgeschattete Fläche zu detektieren, um Rückschlüsse auf die absorbierte Dosis im gesamten Medizinprodukt ziehen zu können.The detector is preferably provided and adapted to detect the radiation from the radiation source. The detector is also preferably an area detector (detector with a large area sensor), preferably an X-ray detector or an area X-ray detector. The detector is further preferably a digital detector which generates data signals and forwards them to a control device. The radiation source emits radiation and sends the radiation out in a directed manner, the detector is preferably placed in the directed radiation / in the beam path. This means that the detector is irradiated by the radiation source. The detector preferably has at least the required size to detect the entire area shaded by the medical product in order to be able to draw conclusions about the absorbed dose in the entire medical product.
Ein Medizinprodukt ist allgemein bekannt und in der Einleitung definiert. Dabei ist das Verfahren und die Vorrichtung dazu vorgesehen und angepasst wenigstens ein Medizinprodukt auf einmal zu sterilisieren.A medical device is generally known and defined in the introduction. The method and the device are provided and adapted to sterilize at least one medical product at a time.
Die Vorrichtung weist einen Halter/ Einspannvorrichtung/ Haltevorrichtung/ Medizinprodukthalter auf, der vorzugsweise vorgesehen und angepasst ist, wenigstens ein Medizinprodukt zu halten besonders bevorzugt zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor. Der Halter weist weiter vorzugsweise eine Transportvorrichtung auf, mittels der das Medizinprodukt zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor transportierbar ist. In anderen Worten wird durch die Transportvorrichtung das Medizinprodukt für eine gewisse Dauer in den Strahlengang bewegt und danach auch wieder heraus. Des Weiteren weist der Halter vorzugsweise eine Rotationsvorrichtung/ Drehvorrichtung auf, die das Medizinprodukt um wenigstens eine Achse dreht bzw. rotiert. In anderen Worten ausgedrückt ist das wenigstens eine Medizinprodukt in dem Halter fixierbar/ stabilisierbar/ haltbar und, vorzugsweise um die Längsachse, drehbar. Dabei ist der Halter in der gerichteten Strahlung/ dem Strahlengang der Strahlungsquelle eingebracht, vorzugsweise einem Röntgenstrahlungsstrahlengang. Der Halter und somit das Medizinprodukt sind zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor angeordnet. Der Halter kann dabei in einer Variante auch nur einen Teil des Medizinproduktes in den Strahlengang einbringen, falls dieses eine gewisse Größe überschreitet, er kann aber auch ein einzelnes oder mehrere Medizinprodukte gleichzeitig in den Strahlengang einbringen und somit sterilisieren.The device has a holder / clamping device / holding device / medical product holder, which is preferably provided and adapted to hold at least one medical product, particularly preferably between the radiation source and the detector. The holder further preferably has a transport device by means of which the medical product can be transported between the radiation source and the detector. In other words, the transport device moves the medical product into the beam path for a certain period and then out again. Furthermore, the holder preferably has a rotation device / rotating device which rotates or rotates the medical product about at least one axis. In other words, the at least one medical product can be fixed / stabilized / held in the holder and, preferably, rotatable about the longitudinal axis. The holder is placed in the directed radiation / the beam path of the radiation source, preferably an X-ray beam path. The holder and thus the medical product are arranged between the radiation source and the detector. In one variant, the holder can also bring only part of the medical product into the beam path if it exceeds a certain size, but it can also insert a single or multiple medical products into the beam path at the same time and thus sterilize it.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Halter eine Transportvorrichtung auf, mit der das wenigstens ein Medizinprodukt durch einen Strahlengang zwischen Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor transportierbar ist. In anderen Worten ausgedrückt kann das wenigstens ein Medizinprodukt durch den Strahlengang mechanisch/ elektromechanisch transportiert werden, vorzugsweise mittels einem Förderband oder dergleichen.In a further aspect of the invention, the holder has a transport device with which the at least one medical product can be transported through a beam path between the X-ray source and the X-ray detector. In other words, the at least one medical product can be transported mechanically / electromechanically through the beam path, preferably by means of a conveyor belt or the like.
Die Vorrichtung kann somit aus einer Strahlungsquelle und einem Detektor bestehen zwischen denen das Medizinprodukt eingebracht ist, aber auch aus mehreren Strahlungsquellen-Detektor-Paaren, wobei das Medizinprodukt zwischen diesen angeordnet ist. Bevorzugt weist die Vorrichtung jeweils wenigstens zwei, vorzugweise drei Röntgenstrahlungsquellen und Röntgendetektoren auf.The device can thus consist of a radiation source and a detector between which the medical product is introduced, but also of several radiation source-detector pairs, the medical product being arranged between these. The device preferably has at least two, preferably three, x-ray sources and x-ray detectors.
Das Verfahren zum Sterilisieren von Medizinprodukten, weist die folgenden Schritte auf:
- a. Einbringen eines Medizinproduktes in eine Sterilisationsvorrichtung;
- b. Örtliches Bestrahlen des Medizinproduktes mit einer Strahlungsquelle der Sterilisationsvorrichtung;
- c. Örtliches Ermitteln der Strahlungsintensität mittels (Dose Mapping) oder mit Simulationen,
- d. Steuern oder Regeln der Strahlungsquelle durch eine Steuereinheit, so dass an jeder Position des Medizinproduktes zumindest eine für die Sterilisation minimal nötige Strahlungsintensität erreicht wird. In anderen Worten ausgedrückt wird eine vorbestimmte optimale Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung erzielt, die zu einem Erreichen der geforderten Sterilisationsdosis in jedem Punkt des Medizinprodukts, einer homogeneren Dosisverteilung im Medizinprodukt und einer verringerten Bestrahlungszeit führt.
- a. Introducing a medical product into a sterilization device;
- b. Local irradiation of the medical product with a radiation source of the sterilization device;
- c. Local determination of the radiation intensity by means of (dose mapping) or with simulations,
- d. Controlling or regulating the radiation source by a control unit so that at least one radiation intensity that is minimally necessary for sterilization is achieved at every position of the medical product. In other words, a predetermined optimal intensity distribution of the x-ray radiation is achieved, which leads to the required sterilization dose being reached at every point of the medical product, a more homogeneous dose distribution in the medical product and a reduced irradiation time.
Das Einbringen des Medizinproduktes in die Sterilisationsvorrichtung/ Bestrahlungsvorrichtung/ Vorrichtung zum Sterilisieren von Medizinprodukten kann manuell und/ oder mechanisch erfolgen, vorzugsweise zwischen Strahlungsquelle und Detektor bzw. den Sensor eines Detektors. Weiter vorzugsweise erfolgt das Einbringen und/oder ein nachfolgender Wechsel des Medizinproduktes automatisch, vorzugsweise computergesteuert. Zudem wird das Medizinprodukt weiter vorzugsweise von einem Halter/ Einspannvorrichtung zwischen Strahlungsquelle und Detektor gehalten/ fixiert/ gelagert. Der Halter weist eine Rotationsvorrichtung und/oder eine Transportvorrichtung auf. Die Rotationsvorrichtung des Halters dreht das Medizinprodukt dabei um wenigstens eine Achse und die Transportvorrichtung wechselt das Medizinprodukt bzw. transportiert dieses.The introduction of the medical product into the sterilization device / irradiation device / device for sterilizing medical products can take place manually and / or mechanically, preferably between the radiation source and the detector or the sensor of a detector. Furthermore, the introduction and / or a subsequent change of the medical product takes place automatically, preferably computer-controlled. In addition, the medical product is further preferably held / fixed / stored by a holder / clamping device between the radiation source and the detector. The holder has a rotation device and / or a transport device. The The rotation device of the holder rotates the medical product around at least one axis and the transport device changes or transports the medical product.
Das örtliche/ individuelle Bestrahlen, vorzugsweise schrittweise und/ oder kontinuierlich/ fortlaufend, des Medizinproduktes (längs/ entlang des Medizinproduktes) mit einer Strahlungsquelle der Sterilisationsvorrichtung erfolgt vorzugsweise mittels einer gerichteten Strahlungsquelle bzw. elektromagnetischen Strahlungsquelle bzw. Röntgenstrahlungsquelle bzw. niederenergetischen Röntgenstrahlungsquelle bzw. niederenergetischen Röntgenstrahlungsquelle, die vorgesehen und angepasst ist, eine Photonenenergie von 100 bis 800 keV zu emittieren. Unter örtlicher Bestrahlung ist eine Bestrahlung mit örtlicher Auflösung zu verstehen, die verschiedene Flächen/ Stellen/ Orte/ Positionen eines Gegenstandes bzw. Medizinproduktes mit relativ/ zueinander unterschiedlicher Strahlung/ Strahlungsintensität/ Strahlungsdosis/ Dosis/ Energiedosis/ Photonenenergie bestrahlen kann. Das bedeutet, dass das Medizinprodukt an jeder Stelle/ individuellen Stellen/ anderen Stellen mit einer unterschiedlichen Intensität bestrahlt werden kann.The local / individual irradiation, preferably step by step and / or continuously / continuously, of the medical product (along / along the medical product) with a radiation source of the sterilization device is preferably carried out by means of a directed radiation source or electromagnetic radiation source or X-ray source or low-energy X-ray source or low-energy X-ray source which is intended and adapted to emit a photon energy of 100 to 800 keV. Local irradiation is to be understood as irradiation with spatial resolution that can irradiate different areas / locations / locations / positions of an object or medical product with radiation / radiation intensity / radiation dose / dose / energy dose / photon energy that are different relative to one another. This means that the medical device can be irradiated with a different intensity at each point / individual points / other points.
Das Ermitteln der Strahlungsintensität an jeder Position des Medizinproduktes zeigt auf, wieviel der, von der Strahlungsquelle emittierten, Strahlung von dem Medizinprodukt absorbiert wird.The determination of the radiation intensity at each position of the medical product shows how much of the radiation emitted by the radiation source is absorbed by the medical product.
Das Steuern oder Regeln der Strahlungsquelle erfolgt so, dass an jeder Position des Medizinproduktes eine für die Sterilisation minimal nötige Strahlungsintensität in dem Medizinprodukt erreicht In anderen Worten wird eine vormals bestimmte optimale Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung erzielt, die zu einem Erreichen der geforderten Sterilisationsdosis in jedem Punkt des Medizinprodukts, einer homogeneren Dosisverteilung im Medizinprodukt und einer verringerten Bestrahlungszeit führt. In wieder anderen Worten kann vorab ein (Intensitäts-)Modell zur Bestrahlung für das Medizinprodukt aufgestellt werden und auf eine Speichereinheit der Steuereinheit/ CPU geladen werden, so dass die Steuereinheit die örtliche Auflösung der Strahlungsquelle steuert. Das (Intensitäts-) Modell kann dabei durch eine Simulation/ Berechnung oder Referenzmessung ermittelt werden.The radiation source is controlled or regulated in such a way that at each position of the medical device a radiation intensity that is minimally necessary for sterilization is achieved in the medical device Medical device, a more homogeneous dose distribution in the medical device and a reduced irradiation time. In yet other words, an (intensity) model for irradiation for the medical product can be set up in advance and loaded onto a storage unit of the control unit / CPU so that the control unit controls the spatial resolution of the radiation source. The (intensity) model can be determined by a simulation / calculation or reference measurement.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Medizinprodukt von mehreren Seiten bestrahlt und/oder dreht sich um wenigstens eine Achse, vorzugsweise in/auf/ mit dem Halter. Das bedeutet, dass das Medizinprodukt in eine Sterilisationsvorrichtung mit mehreren Strahlungsquellen eingebracht wird und/oder sich dabei auf/ in/ mit dem Halter dreht, vorzugsweise um die eigene Achse. Die Vorrichtung kann dabei zusätzlich zu den mehreren Strahlungsquellen auch noch mehrere Detektoren aufweisen.In a further aspect of the invention, the medical product is irradiated from several sides and / or rotates around at least one axis, preferably in / on / with the holder. This means that the medical product is introduced into a sterilization device with several radiation sources and / or rotates on / in / with the holder, preferably around its own axis. In addition to the multiple radiation sources, the device can also have multiple detectors.
Bei der Variante mit mehreren Strahlungsquellen, wird das Medizinprodukt zeitgleich von 2, 3 oder mehr Seiten bestrahlt. Die Einrichtung zur Erzeugung der niederenergetischen Röntgenstrahlung ist dementsprechend mehrfach ausgeführt und gleichmäßig versetzt um das Medizinprodukt angeordnet. Die mehrseitige Bestrahlung hat den Vorteil, dass sich durch den Einsatz von mehreren Röntgenquellen mit der gleichen Leistung wie bei der einseitigen Bestrahlung die Sterilisationszeit verkürzt. Alternativ kann durch die Verringerung der Leistung der einzelnen Röntgenquellen die thermische Belastung der Targets verringert und damit ihre Lebensdauer erhöht werden. Da das Medizinprodukt nicht rotiert werden muss, kann der Halter konstruktiv einfacher aufgebaut werden. Die Dosishomogenität erhöht sich mit steigender Anzahl an Röntgenquellen, die um das Medizinprodukt angeordnet sind. Die Rotation des Medizinprodukts während der Bestrahlung ist mit der Anordnung von unendlich vielen Röntgenquellen um das Medizinprodukt vergleichbar und liefert deshalb die beste Dosishomogenität.In the variant with several radiation sources, the medical device is irradiated from 2, 3 or more sides at the same time. The device for generating the low-energy X-ray radiation is accordingly designed several times and arranged uniformly offset around the medical product. Multi-sided irradiation has the advantage that the use of multiple X-ray sources with the same power as with one-sided irradiation shortens the sterilization time. Alternatively, by reducing the power of the individual X-ray sources, the thermal load on the targets can be reduced and their service life increased. Since the medical device does not have to be rotated, the holder can be constructed in a simpler way. The dose homogeneity increases with an increasing number of X-ray sources that are arranged around the medical device. The rotation of the medical device during the irradiation is comparable to the arrangement of an infinite number of X-ray sources around the medical device and therefore provides the best dose homogeneity.
In einer weiteren alternativen Ausführungsvariante wird der Aufbau einer zwei- oder mehrseitigen Bestrahlung gewählt und zwei- oder mehrmals hintereinander angeordnet. Somit ergibt sich ein Sterilisationstunnel, durch den mehrere Medizinprodukte mittels einer Transportvorrichtung transportiert und dabei bestrahlt und somit sterilisiert werden können. Bei gegebener Zieldosis sind die Transportgeschwindigkeit und damit der erreichbare Durchsatz von der Intensität der Strahlungsquellen und von der Anzahl der in Transportrichtung hintereinander angeordneten Strahlungsquellen abhängig.In a further alternative embodiment variant, the structure of two-sided or multiple-sided irradiation is selected and arranged two or more times one behind the other. This results in a sterilization tunnel through which several medical products can be transported by means of a transport device and thereby irradiated and thus sterilized. With a given target dose, the transport speed and thus the achievable throughput are dependent on the intensity of the radiation sources and on the number of radiation sources arranged one behind the other in the transport direction.
Weitere Ausführungsvarianten lassen sich durch die Kombination der vorstehend erläuterten Ausführungsvarianten erhalten. Beispielsweise kann die rotierende Bestrahlung auch von 2 oder mehr Seiten erfolgen, um eine hohe Dosishomogenität bei verringerter Bestrahlungszeit oder verringerter thermischer Belastung des Targets zu erzielen.Further design variants can be obtained by combining the design variants explained above. For example, the rotating irradiation can also take place from two or more sides in order to achieve a high dose homogeneity with a reduced irradiation time or reduced thermal load on the target.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Medizinprodukt so bestrahlt, dass die Strahlungsintensität der Röntgenstrahlung örtlich variiert und so eingestellt wird, dass die Dosis im Medizinprodukt möglichst homogen verteilt ist. Das bedeutet, dass an jedem Punkt/ jeder Position des Medizinproduktes mindestens die minimale Dosis auftritt. Dabei stellt sich vorzugsweise eine spezifische Intensitätsverteilung der transmittierten Röntgenstrahlung ein, die von einem dahinterliegenden Detektor gemessen werden kann, um die Strahlungsquelle bei Bedarf entsprechend nachzuregeln. Diese Verteilung der Strahlungsintensität wird als optimale Intensitätsverteilung bezeichnet.In a further aspect of the invention, the medical product is irradiated in such a way that the radiation intensity of the X-ray radiation varies locally and is set so that the dose is distributed as homogeneously as possible in the medical product. This means that at least the minimum dose occurs at every point / every position of the medical device. In this case, a specific intensity distribution of the transmitted X-ray radiation is preferably established, which can be measured by a detector located behind it in order to readjust the radiation source accordingly if necessary. This distribution of the Radiation intensity is called the optimal intensity distribution.
Wie bereits vorstehend dargelegt, kann die Strahlungsquelle durch die Steuereinheit gesteuert oder geregelt werden, so dass die optimale Intensitätsverteilung an jeder Position des Medizinproduktes erreicht wird. Das Steuern erfolgt dadurch, dass auf der Steuervorrichtung die Position und die Form des Medizinproduktes in der Vorrichtung zum Sterilisieren gespeichert ist und das Medizinprodukt mit einer vorher bestimmten Intensität örtlich aufgelöst von der Strahlungsquelle bestrahlt wird. Es wird somit vorab ein (Intensitäts-)Modell (ein Modell zur örtlich aufgelösten Bestrahlung mit vorbestimmter Intensität) für das jeweilige Medizinprodukt aufgestellt. Das (Intensitäts-)Modell wird bestimmt durch eine Referenzmessung oder mittels einer Simulation. Die Referenzmessung umfasst unter anderem ein Dose Mapping.As already explained above, the radiation source can be controlled or regulated by the control unit, so that the optimal intensity distribution is achieved at every position of the medical product. The control takes place in that the position and the shape of the medical product is stored in the device for sterilization on the control device and the medical product is irradiated with a previously determined intensity by the radiation source in a spatially resolved manner. An (intensity) model (a model for spatially resolved irradiation with a predetermined intensity) is thus set up for the respective medical product in advance. The (intensity) model is determined by a reference measurement or by means of a simulation. The reference measurement includes, among other things, a dose mapping.
Beim Dose Mapping wird ein Testmuster mit Dosimetern (z. B. Alanin-Dosimeter) bestückt. Die Dosimeter werden überall dort platziert, wo Minima und Maxima der Dosis erwartet werden. Anschließend wird das Medizinprodukt bestrahlt und die Dosimeter ausgewertet.With dose mapping, a test sample is equipped with dosimeters (e.g. alanine dosimeters). The dosimeters are placed wherever minimums and maximums of the dose are expected. The medical device is then irradiated and the dosimeter is evaluated.
Zur Ermittlung der optimalen Intensitätsverteilung wird das Medizinprodukt über seine Länge in mehrere Bereiche unterteilt, die sich in ihrer Geometrie und/oder Materialzusammensetzung wesentlich unterscheiden. Für jeden Bereich i wird ein Faktor k_i ermittelt, mit dem die Intensität der Röntgenstrahlung im entsprechenden Bereich multipliziert wird, um die für diesen Bereich optimale Intensität zu erzielen. k_i wird jeweils so gewählt, dass die minimale Dosis im betrachteten Bereich der erforderlichen Sterilisationsdosis entspricht. Zur Ermittlung des Faktors k_i ist für jeden Bereich die auftretende minimale Dosis D_min,i zu ermitteln, entweder mittels eines Dose Mappings oder mittels Simulationen. Aus den Dosisminima D_min,i jedes Bereichs wird das harmonische Mittel D_min,HM berechnet:
Der Faktor k_i für jeden Bereich ergibt sich aus dem harmonischen Mittel der minimalen Dosen geteilt durch das Dosisminimum des jeweiligen Bereichs:
Die so gewonnen Daten für die Intensitätsverteilung sind für alle Medizinprodukte dieses Typs gültig und können verwendet werden, solange sowohl Geometrie und Materialien des Medizinproduktes als auch die Parameter des Sterilisationsapparates (Strahlungsenergie, Abstand zwischen Target und Medizinprodukt etc.) unverändert bleiben.The data obtained in this way for the intensity distribution are valid for all medical devices of this type and can be used as long as the geometry and materials of the medical device as well as the parameters of the sterilization apparatus (radiation energy, distance between target and medical device, etc.) remain unchanged.
Die Simulation kann eine Monte-Carlo-Simulation oder eine Simulation auf Basis des Schwächungsgesetztes oder dergleichen sein.The simulation can be a Monte Carlo simulation or a simulation based on the law of attenuation or the like.
Der Detektor kann zur Überprüfung der in das Medizinprodukt eingebrachten Dosis genutzt werden, um das Medizinprodukt nach der Bestrahlung direkt freizugeben. Dazu wird in einem Vortest die ermittelte Intensitätsverteilung eingestellt und ein mit Dosimetern ausgerüstetes Medizinprodukt bestrahlt. Dadurch, dass sich das Medizinprodukt in dem Strahlengang befindet erfolgt auf einer Detektionsfläche des Detektors eine „Abschattung“. Die am Detektor gemessenen Dosen während der Bestrahlung werden aufgezeichnet. Anschließend werden die Dosimeter im Medizinprodukt ausgewertet und überprüft, ob an jedem Punkt die geforderte Sterilisationsdosis erreicht wurde. Wenn dies zutrifft, dann können die aufgezeichneten Daten des Detektors für alle folgenden Bestrahlungen von Medizinprodukten des gleichen Typs bzw. der gleichen Größe verwendet werden. Bei jedem Sterilisationsvorgang werden die am Detektor ermittelten Dosen mit den aufgezeichneten Dosen verglichen. Wenn die Abweichungen eine festgelegte Grenze nicht überschreiten, dann können die bestrahlten Medizinprodukte als steril bezeichnet und freigegeben werden.The detector can be used to check the dose introduced into the medical device in order to release the medical device directly after the irradiation. For this purpose, the determined intensity distribution is set in a pre-test and a medical device equipped with dosimeters is irradiated. Because the medical product is located in the beam path, a “shadowing” occurs on a detection surface of the detector. The doses measured at the detector during the irradiation are recorded. The dosimeters in the medical device are then evaluated and checked to determine whether the required sterilization dose has been achieved at each point. If this is the case, then the data recorded by the detector can be used for all subsequent irradiations of medical devices of the same type or size. During each sterilization process, the doses determined on the detector are compared with the doses recorded. If the deviations do not exceed a specified limit, the irradiated medical devices can be designated as sterile and approved.
Die Variation der Intensität der Strahlungsquelle bzw. eines auf ein Röntgentarget auftreffenden Elektronenstrahls über die Fläche des Targets erlaubt eine ortsaufgelöste Anpassung eines Röntgenstrahlungsfeldes an das Medizinprodukt. Der Halter ermöglicht dabei für mindestens ein Medizinprodukt, die Bewegung des Medizinproduktes im Raum, vorzugsweise eine axiale Drehung entlang einer Achse. Der Detektor ermöglicht die Messung der vom Medizinprodukt absorbierten Röntgenstrahlung. Eine Abschirmung der Vorrichtung zum Sterilisieren schützt den Bediener. Das Verfahren zur Anwendung dieser Sterilisationseinheit zur Sterilisation von Medizinprodukten erfolgt unter Verwendung der vorstehenden Vorrichtung. Das Röntgenstrahlungsfeld wird sozusagen an das zu sterilisierende Medizinprodukt angepasst auch zeitlich fortlaufend, falls sich das Medizinprodukt dreht, um die Energiedosis anzupassen. Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der Intensitätsverteilung vor der serienmäßigen Bestrahlung an Testmustern des zu bestrahlenden Medizinprodukts. Dazu wird entweder ein Dose Mapping oder Computersimulationen (z. B. Monte-Carlo-Simulation) durchgeführt.The variation of the intensity of the radiation source or of an electron beam impinging on an X-ray target over the surface of the target allows a spatially resolved adaptation of an X-ray radiation field to the medical product. The holder allows for at least one medical product to move the medical product in space, preferably an axial rotation along an axis. The detector enables the measurement of the X-rays absorbed by the medical device. Shielding the device for sterilization protects the operator. The method for using this sterilization unit for the sterilization of medical products is carried out using the above device. The X-ray field is, so to speak, adapted to the medical product to be sterilized, also continuously over time, if the medical product rotates in order to adjust the energy dose. The intensity distribution is preferably determined prior to the serial irradiation on test samples of the medical product to be irradiated. For this purpose, either a can mapping or computer simulations (e.g. Monte Carlo simulation) are carried out.
Die Abschirmung der Sterilisationseinheit ist so ausgelegt, dass das Produktionspersonal und die Umwelt vor der Strahlungswirkung geschützt und die geltenden Gesetze, Verordnungen und Normen eingehalten werden.The shielding of the sterilization unit is designed in such a way that the production staff and the environment are protected from the effects of radiation and the applicable laws, regulations and standards are complied with.
Der Halter ist so ausgelegt, dass er mindestens ein oder mehrere Medizinprodukte zur gleichen Zeit aufnehmen kann und die gewünschte Strahleneinwirkung auf das Produkt nicht behindert. In einer Ausführungsvariante ermöglicht es der Halter, das Medizinprodukt während der Bestrahlung zu bewegen, in der bevorzugten Ausführungsform für das Beispielprodukt zu rotieren. Mit diesem System kann die Dosisinhomogenität aufgrund der Tiefendosisverteilung, die wegen der begrenzten Eindringtiefe der Röntgenstrahlung bei niedrigen Energien auftrifft, verbessert werden. Die Erhöhung der Dosishomogenität ist bei Erhöhung der Anzahl der Röntgenquellen möglich, die um das Medizinprodukt angeordnet sind. Die Rotation des Medizinproduktes entspricht einer unendlichen Anzahl an Röntgenquellen und stellt damit bezüglich der Erreichung einer hohen Dosishomogenität den bestmöglichen Fall dar. Der Halter ist bevorzugt so ausgelegt, dass ein vollautomatisches Bestücken und Entladen des Medizinprodukts/der Medizinprodukte ermöglicht wird.The holder is designed in such a way that it can hold at least one or more medical products at the same time and does not hinder the desired radiation exposure to the product. In one embodiment variant, the holder makes it possible to move the medical product during the irradiation, to rotate it in the preferred embodiment for the example product. With this system, the dose inhomogeneity due to the depth dose distribution that occurs at low energies because of the limited penetration depth of the X-ray radiation can be improved. The dose homogeneity can be increased by increasing the number of X-ray sources that are arranged around the medical device. The rotation of the medical product corresponds to an infinite number of X-ray sources and thus represents the best possible case in terms of achieving high dose homogeneity. The holder is preferably designed so that fully automatic loading and unloading of the medical product (s) is made possible.
Die Erfindung ermöglicht es, trotz niedriger Energie der Röntgenstrahlung eine hohe Dosishomogenität zu erreichen. Weiterhin erlaubt die Erfindung aufgrund der niedrigen Strahlungsenergie und den damit verbundenen geringeren erforderlichen Abschirmungsmaßnahmen z.B. im Vergleich zu Co-60-Gammabestrahlungsanlagen oder 10 MeV-e-Beam-Bestrahlungsanlagen die Integration in den kontinuierlichen Produktionsprozess von Medizinprodukten. Die Abhängigkeit von Dienstleistern, die die Sterilisation mit Gammastrahlung, hochenergetischer Elektronenstrahlung oder hochenergetischer Röntgenstrahlung durchführen, entfällt. Das System ist gut skalierbar: Je nach Durchsatz der Produktionsanlage wird die dafür notwendige Anzahl an Sterilisationseinheiten angeschafft. Durch den redundanten Betrieb mehrerer Sterilisationseinheiten kann eine hohe Produktionssicherheit erreicht werden. Die Sterilisation mit niederenergetischer Röntgenstrahlung weist zudem die bekannten Vorteile von Verfahren auf, die auf der sterilisierenden Wirkung von ionisierender Strahlung beruhen. Dazu gehören die Vermeidung des Einsatzes giftiger Stoffe wie z. B. Ethylenoxid, die Möglichkeit der Sterilisation in der Endverpackung und die parametrische Produktfreigabe anhand der applizierten Energiedosis.The invention makes it possible to achieve a high dose homogeneity despite the low energy of the X-ray radiation. Furthermore, due to the low radiant energy and the associated fewer shielding measures required, e.g. Compared to Co-60 gamma radiation systems or 10 MeV e-beam radiation systems, the integration into the continuous production process of medical products. There is no longer any dependency on service providers who carry out the sterilization with gamma radiation, high-energy electron beams or high-energy X-rays. The system is easily scalable: depending on the throughput of the production system, the necessary number of sterilization units is purchased. A high level of production reliability can be achieved through the redundant operation of several sterilization units. The sterilization with low-energy X-ray radiation also has the known advantages of methods that are based on the sterilizing effect of ionizing radiation. This includes avoiding the use of toxic substances such as B. ethylene oxide, the possibility of sterilization in the final packaging and parametric product release based on the applied absorbed dose.
Zur Überwachung des Sterilisationsprozesses ist bevorzugt eine Prozessbeobachtung vorgesehen. Diese besteht aus mindestens einem Röntgenstrahlungsdetektor, der dergestalt angeordnet ist, dass ein Rückschluss auf die im Medizinprodukt absorbierte Energiedosis möglich ist. Dazu werden vorzugsweise elektronisch auslesbare Detektorplatten so angeordnet, dass sich das zu sterilisierende Medizinprodukt zwischen der Röntgenquelle und der Detektorplatten befindet. Die Größe der Detektorplatte ist so gewählt, dass sie sowohl die vom Medizinprodukt abgeschattete Röntgenstrahlung vollständig detektiert als auch einen Bereich erfasst, in dem die Röntgenstrahlung nicht durch das Medizinprodukt abgeschwächt wurde. Aus dem Unterschied der Intensität der vom Medizinprodukt abgeschwächten Röntgenstrahlung und der ungeschwächten Röntgenstrahlung lässt sich auf die vom Medizinprodukt absorbierte Energie rückschließen. Ein Verfahren zur Sterilisation von 3-dimensionalen Medizinprodukten mit niederenergetischer Röntgenstrahlung kann in den nachfolgend angegebenen Schritten erfolgen.Process monitoring is preferably provided for monitoring the sterilization process. This consists of at least one X-ray detector which is arranged in such a way that it is possible to draw conclusions about the absorbed dose absorbed in the medical product. For this purpose, electronically readable detector plates are preferably arranged in such a way that the medical product to be sterilized is located between the X-ray source and the detector plates. The size of the detector plate is chosen so that it fully detects the X-ray radiation shadowed by the medical device and also covers an area in which the X-ray radiation was not attenuated by the medical device. From the difference in the intensity of the X-ray radiation attenuated by the medical device and the non-weakened X-ray radiation, conclusions can be drawn about the energy absorbed by the medical device. A method for the sterilization of 3-dimensional medical products with low-energy X-rays can be carried out in the following steps.
Der konkrete Ablauf des Verfahrens wird der Einfachheit halber nur für ein einzelnes Medizinprodukt erläutert:
- • Bereitstellung und Einbringung des Medizinprodukts in ein strahlenbeständiges, für die Sterilisation mit ionisierender Strahlung geeignetes Sterilbarrieresystem/ Verpackung (optional: Entfernung des Sauerstoffs aus der Verpackung bei Medizinprodukten, bei denen die Bestrahlung in Anwesenheit von Sauerstoff Materialschädigungen hervorrufen kann);
- • Bestückung der Sterilisationseinheit mit dem verpackten Medizinprodukt, bevorzugt mit einem automatischen Handlingsystem
- • Einleiten aller notwendigen Maßnahmen zur Gewährleistung der Strahlensicherheit der Anordnung;
- • Bestrahlung des Medizinprodukts mit örtlich voneinander abweichender Strahlungsintensität gemäß vorstehender Beschreibung über eine definierte Bestrahlungszeit, um die erforderliche Bestrahlungsdosis zu erreichen, die z.B. gemäß nationaler Normen gefordert wird Entnahme des sterilen Medizinprodukts, bevorzugt mit einem automatischen Handlingsystem;
- • Auswertung der Daten der Röntgendetektoren und dosimetrische Freigabe des Medizinprodukts.
- • Provision and placement of the medical device in a radiation-resistant sterile barrier system / packaging suitable for sterilization with ionizing radiation (optional: removal of oxygen from the packaging for medical devices where radiation in the presence of oxygen can cause material damage);
- • Equipping the sterilization unit with the packaged medical product, preferably with an automatic handling system
- • Initiation of all necessary measures to ensure the radiation safety of the arrangement;
- • Irradiation of the medical device with locally differing radiation intensities according to the above description over a defined irradiation time in order to achieve the required irradiation dose, which is required, for example, according to national standards Removal of the sterile medical device, preferably with an automatic handling system;
- • Evaluation of the data from the X-ray detectors and dosimetric approval of the medical device.
Die Vorrichtung weist somit vorzugsweise eine Strahlungsquelle und vorzugsweise einen Detektor auf, zwischen denen ein Medizinprodukt eingebracht ist, wobei die Strahlungsquelle mittels einer Steuer- und/oder Regelvorrichtung und eines Feedbacks des Detektors regelbar ist oder mittels eines Ergebnisses von Dose-Mapping oder einer Simulation steuerbar ist. Das Verfahren zum Sterilisieren von Medizinprodukten, umfasst die Schritte: Einbringen eines Medizinproduktes in eine Sterilisationsvorrichtung; Bestrahlen des Medizinproduktes mit einer Strahlungsquelle, vorzugsweise einer Röntgenstrahlungsquelle, der Sterilisationsvorrichtung; Ermitteln der Strahlungsintensität an jeder Position des Medizinprodukts, Steuern und/oder Nachregeln der Strahlungsquelle entsprechend des [in einer Referenzmessung oder Simulation ermittelten und] in der Steuervorrichtung gespeicherten Zusammenhangs zwischen Strahlungsintensität am Detektor und Minimaldosis im Medizinprodukt an der entsprechenden Stelle, so dass das Medizinprodukt homogen bestrahlt und sterilisiert wird.The device thus preferably has a radiation source and preferably a detector, between which a medical product is inserted, the radiation source being controllable by means of a control and / or regulating device and a feedback of the detector or controllable by means of a result of dose mapping or a simulation is. The method for sterilizing medical products comprises the steps: introducing a medical product into a sterilization device; Irradiate the medical device with a radiation source, preferably an X-ray source, the sterilization device; Determination of the radiation intensity at each position of the medical device, control and / or readjustment of the radiation source according to the relationship between the radiation intensity at the detector and the minimum dose in the medical device at the corresponding point [determined in a reference measurement or simulation and stored] in the control device, so that the medical device is homogeneous is irradiated and sterilized.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt abstrakt den Aufbau der Vorrichtung.1 shows abstractly the structure of the device. -
2 zeigt eine Röntgenstrahlungsquelle mit massivem Target im Vakuum (klassische Röntgenröhre).2 shows an X-ray source with a solid target in a vacuum (classic X-ray tube). -
3 zeigt eine Röntgenstrahlungsquelle mit Durchgangstarget.3 shows a through-target x-ray source. -
4 zeigt ein vereinfachtes Modell zur Wirkung einer angepassten Intensitätsverteilung4th shows a simplified model for the effect of an adapted intensity distribution -
5 zeigt die gezielte Veränderung der Intensitätsverteilung des Röntgenstrahlungsfeldes in Abhängigkeit von Geometrie und Materialzusammensetzung eines Medizinproduktes (hier beispielhaft für einen Dialysator).5 shows the targeted change in the intensity distribution of the X-ray radiation field depending on the geometry and material composition of a medical product (here an example of a dialyzer). -
6 zeigt die Erhöhung der Dosishomogenität durch Erhöhung der Anzahl an Röntgenquellen.6th shows the increase in dose homogeneity by increasing the number of X-ray sources. -
7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, eine dreiseitige Bestrahlung (Halter und Abschirmung nicht dargestellt).7th shows a second embodiment of the invention, a three-sided irradiation (holder and shield not shown). -
8 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, eine zweiseitige Anordnung mehrerer Röntgenmodule zu einem Sterilisationstunnel (Röntgendetektor, Halter und Abschirmung nicht dargestellt)8th shows a third embodiment of the invention, a two-sided arrangement of several X-ray modules to form a sterilization tunnel (X-ray detector, holder and shield not shown)
In andern Worten ausgedrückt kann die Anordnung des Röntgentargets
Die Elektronenquelle
Das Röntgentarget
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Vorrichtung zur SterilisationDevice for sterilization
- 22
- StrahlungsquelleRadiation source
- 33
- CPUCPU
- 44th
- gerichtete Röntgenstrahlungdirectional X-rays
- 66th
- Detektordetector
- 88th
- MedizinproduktMedical device
- 99
- PUR-VergussPUR potting
- 1010
- Halterholder
- 1212
- ElektronenquelleElectron source
- 1414th
- ElektronenstrahlungElectron beam
- 1616
- RöntgentargetX-ray target
- 1818th
- AustrittsfensterExit window
- 2020th
- Vakuumvacuum
- 2222nd
- Austrittfenster mit integriertem RöntgentargetExit window with integrated X-ray target
- 2424
- Röntgenstrahl niedriger IntensitätLow intensity x-ray
- 2626th
- Röntgenstrahl hoher IntensitätHigh intensity x-ray
- 2828
- TransportrichtungTransport direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2014/132049 A2 [0022]WO 2014/132049 A2 [0022]
- GB 2440310 A [0023]GB 2440310 A [0023]
- EP 2668963 A1 [0024]EP 2668963 A1 [0024]
- WO 2008/129397 A2 [0025]WO 2008/129397 A2 [0025]
- WO 9317446 A1 [0026]WO 9317446 A1 [0026]
Claims (13)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019109210.8A DE102019109210A1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Device and method for the sterilization of medical products using X-rays |
PCT/EP2020/059906 WO2020208025A1 (en) | 2019-04-08 | 2020-04-07 | Device and method for sterilizing medical products by means of x-radiation |
CA3133881A CA3133881A1 (en) | 2019-04-08 | 2020-04-07 | Device and method for sterilizing medical products by means of x-radiation |
JP2021559668A JP2022528916A (en) | 2019-04-08 | 2020-04-07 | Equipment and methods for sterilizing medical products with X-rays |
EP20720750.7A EP3952926A1 (en) | 2019-04-08 | 2020-04-07 | Device and method for sterilizing medical products by means of x-radiation |
IL286705A IL286705A (en) | 2019-04-08 | 2021-09-26 | Device and method for sterilizing medical products by means of x-radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019109210.8A DE102019109210A1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Device and method for the sterilization of medical products using X-rays |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019109210A1 true DE102019109210A1 (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=70391076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019109210.8A Pending DE102019109210A1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Device and method for the sterilization of medical products using X-rays |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3952926A1 (en) |
JP (1) | JP2022528916A (en) |
CA (1) | CA3133881A1 (en) |
DE (1) | DE102019109210A1 (en) |
IL (1) | IL286705A (en) |
WO (1) | WO2020208025A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114796540A (en) * | 2022-03-22 | 2022-07-29 | 中广核辐照技术有限公司 | Irradiation treatment method for articles with non-uniform material specifications |
WO2022223885A1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-10-27 | Sartorius Stedim Fmt Sas | Method for sterilizing an assembly comprising at least one single-use device for biopharmaceutical fluid |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114617984A (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 北京大学 | Sterilization and disinfection method and device |
IT202100004727A1 (en) * | 2021-03-01 | 2022-09-01 | Next Generation Robotics S R L | METHOD OF CONTROL OF A MOBILE ROBOTIC EQUIPMENT FOR DISINFECTION OF AN ENVIRONMENT AND MOBILE ROBOTIC EQUIPMENT FOR DISINFECTION OF AN ENVIRONMENT IMPLEMENTING THIS METHOD |
CN113842515B (en) * | 2021-08-12 | 2024-01-26 | 珠海丽珠试剂股份有限公司 | Control method and system of X-ray-based irradiation instrument and readable storage medium |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160279275A1 (en) * | 2013-05-17 | 2016-09-29 | Germitec SA | Methods, systems, and devices for high-level disinfection |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5323442A (en) | 1992-02-28 | 1994-06-21 | Ruxam, Inc. | Microwave X-ray source and methods of use |
US6763085B2 (en) * | 2001-10-22 | 2004-07-13 | Cleaner Food, Inc. | Irradiation apparatus and method |
US20100189222A1 (en) * | 2006-02-16 | 2010-07-29 | Steller Micro Devices | Panoramic irradiation system using flat panel x-ray sources |
GB2440310A (en) | 2006-07-21 | 2008-01-30 | Ming-Hsing Huang | Travel bag with retractable handle and wheeled support frame |
ITMO20070137A1 (en) | 2007-04-18 | 2008-10-19 | Maria Prudenziati | INTEGRATED, FLEXIBLE AND TOTALLY COMPUTERIZED INNOVATIVE SYSTEM FOR THE PRODUCTION AND STERILIZATION OF PREFORMATIONS AND / OR SHAPED PET BOTTLES AND DIFFERENT SIZES, THEIR SEALING AND MARKING. |
DE102012104753A1 (en) | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Krones Ag | Device for sterilizing containers with sterilization check |
EP2737909A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-04 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Device and method for irradiating packaging containers with electron beam |
JP6240211B2 (en) * | 2012-12-03 | 2017-11-29 | テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ | Apparatus and method for irradiating a packaging container with an electron beam |
GB201303517D0 (en) | 2013-02-27 | 2013-04-10 | Enxray Ltd | Apparatus for the generation of low-energy x-rays |
-
2019
- 2019-04-08 DE DE102019109210.8A patent/DE102019109210A1/en active Pending
-
2020
- 2020-04-07 WO PCT/EP2020/059906 patent/WO2020208025A1/en unknown
- 2020-04-07 EP EP20720750.7A patent/EP3952926A1/en active Pending
- 2020-04-07 JP JP2021559668A patent/JP2022528916A/en active Pending
- 2020-04-07 CA CA3133881A patent/CA3133881A1/en active Pending
-
2021
- 2021-09-26 IL IL286705A patent/IL286705A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160279275A1 (en) * | 2013-05-17 | 2016-09-29 | Germitec SA | Methods, systems, and devices for high-level disinfection |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022223885A1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-10-27 | Sartorius Stedim Fmt Sas | Method for sterilizing an assembly comprising at least one single-use device for biopharmaceutical fluid |
FR3122094A1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-10-28 | Sartorius Stedim Fmt Sas | Method for sterilizing an assembly comprising at least one single-use device for biopharmaceutical fluid |
CN114796540A (en) * | 2022-03-22 | 2022-07-29 | 中广核辐照技术有限公司 | Irradiation treatment method for articles with non-uniform material specifications |
CN114796540B (en) * | 2022-03-22 | 2023-08-04 | 中广核辐照技术有限公司 | Irradiation treatment method for non-uniform material specification articles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL286705A (en) | 2021-10-31 |
CA3133881A1 (en) | 2020-10-15 |
EP3952926A1 (en) | 2022-02-16 |
WO2020208025A1 (en) | 2020-10-15 |
JP2022528916A (en) | 2022-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102019109210A1 (en) | Device and method for the sterilization of medical products using X-rays | |
EP1911493B1 (en) | Method for determining the range of radiation | |
EP1152800B1 (en) | Method for verifying the calculated radiation dose of an ion beam therapy system | |
DE102004057726B4 (en) | Medical examination and treatment facility | |
EP1992965B1 (en) | Method for calibrating a positron emission tomographer of a radiation therapy device and radiation therapy device | |
EP1999775B1 (en) | Device and method for altering the characteristics of three-dimensional shaped parts using electrons and use of said method | |
DE102006033501A1 (en) | Gantry system for particle therapy facility, includes beam guidance gantry, and measurement gantry comprising device for beam monitoring and measuring beam parameter | |
EP2506929B1 (en) | Irradiation device | |
EP2417477A2 (en) | Detector device | |
EP2189184B1 (en) | Device and method for reducing the beam dispersion of a beam | |
WO2018219406A1 (en) | Method and device for multielement analysis on the basis of neutron activation, and use | |
DE10311042A1 (en) | In vivo planning and cancer treatment therapy | |
DE102009031772A1 (en) | Method for determining effect of particle beam on partially radiated material, involves partial determining effect of particle beam on material based on microscopic damage correlation from parameter and from property of material | |
McAuley et al. | Evaluation of the dosimetric properties of a diode detector for small field proton radiosurgery | |
DE102011108508A1 (en) | Adaptation of a radiation field | |
Crespo | Optimization of in-beam positron emission tomography for monitoring heavy ion tumor therapy | |
DE112015004797B4 (en) | Radiation treatment planning device and treatment plan correction method | |
Rogozhkin et al. | Effect of irradiation by heavy ions on the nanostructure of perspective materials for nuclear power plants | |
Vadrucci et al. | The REX irradiation facility and its applications | |
EP1525590B1 (en) | Screened chamber for ion therapy with protection against neutrons having energy up to gev | |
Hartmann | A novel approach to ion spectroscopy of therapeutic ion beams using a pixelated semiconductor detector | |
EP2292299A1 (en) | Radiation therapy device for monitoring irradiation | |
Sanchez et al. | Neutron measurements around an 18 MV linac | |
Hernández | Low-dose ion-based transmission radiography and tomography for optimization of carbon ion-beam therapy | |
Jesseph et al. | The RBE of 2.2-BeV protons for 30-day lethality in mice |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |