DE1492380A1

DE1492380A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisierung von Oberflaechen mittels eines Plasmas

Info

Publication number: DE1492380A1
Application number: DE19651492380
Authority: DE
Inventors: Cohen Martin Leonhard; Menashi Wilson Pour
Original assignee: Arthur D Little Inc
Current assignee: Arthur D Little Inc
Priority date: 1964-01-24
Filing date: 1965-01-22
Publication date: 1969-12-18
Also published as: GB1098693A; CH425017A; NL6500814A; DK113237B; SE310237B

Description

Arthur D. Little, Inc., Cambridge, Massachusetts/USA Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisierung von Oberflächen

mittels eine· Plasmas

Die Erfindung besieht eich auf die Behandlung von Oberflächen und insbesondere auf die Behandlung von Oberflächen aus Materialien« die nicht, um diese steril zu machen, d.h., um diese von Mikroorganismen frei zu maoben, einer Induktionserhitzung unterworfen werden kOnnen, wie beispielsweise Glas, Kunststoffe und keramische Stoffe.

Bine grosse Anzahl von pharmazeutischen Erzeugnissen» Lebensmitteln und Oetranken werden in Olas- oder Kunststoffbehältern abgegeben. In vielen Pillen ist es erforderlich, dass die Oberflächen dieser Behälter, die mit dem Füllmaterial in Berührung kommen, steril oder frei von Jeglichen Mikro-

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Neue Ur'erloQcrv *.··. > %'

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Organismen, wie beispielsweise Bakterien und dgl., sind, üblicherweise werden bei der Sterilisierung derartige Behälter auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um die Mikroorganismen zu zerstören. Aus wirtschaftlichen Gründen 1st es bei Olasbehältern wünschenswert, die billigsten Glassorten zu verwenden, die therroodynaraisehe Eigenschaften und Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, die eine schnelle Erhitzung und Abkühlung nicht erlauben. Dies bedeutet, dass es zur Sterilisierung gewöhnlicher Glasbehälter oder sogar zur Sterilisierung von Glasbehältern, die aus teuereren Glassorten hergestellt sind, erforderlich ist, die Glasbehälter langsam zu erhitzen und dann langsam abzukühlen, um die Sterilisierung durchzuführen. Da es unzweckmässlg ist, bei Massenabfüllungen Jeden Behälter auf diese Weise einzeln zu behandeln, 1st es üblich, eine grosse Menge von Behältern auf einmal zu sterilisieren. Dies erfordert, dass die Glasbehälter dann unter vollständig sterilen Bedingungen gespeichert ι werden, bis diese gefüllt werden können.

Viele Kunststoffe haben Schmelzpunkte, die eine Intensive Härmesterilisation nicht erlauben, oder erfordern eine Wäree-Bterillsation, die eine Erhitzung über eine gewisse Zeltdauer und eine ansohliessende Kühlung erforderlich macht. Obwohl die Probleme bezüglich des Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Kunststoffen nicht so erheblich sind wie bei Glas, nuss die Abkühlung noch durchgeführt werden^und die Kunststoffbehälter

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müssen unter sterilen Bedingungen gehalten werden, bis diese gefUllt werden. Ähnliche Probleme treten bei keramischen Behältern auf.

Obwohl einige AbfUliverfahren eine heiese Abfüllung ermöglichen, erlauben viele Abfüllverfahren eine heisse Abfüllung nicht, und dadurch 1st es erforderlich, dass zur Füllung kalte Behälter zur Verfügung stehen. Beispielsweise können viele pharmazeutische Erzeugnisse nicht sun Zwecke der Abfüllung erhitzt werden,und viele Lebensmittel würden zerkochen, wenn es erforderlich wäre, diese zum Zwecke der Abfüllung helss zu halten.

Da Materlallen wie Olas, Kunststoff und keramische Stoffe elektrisch nicht leitend Bind, eignen sich diese nicht für eine Induktionserhitzung« und eine dielektrische Erhitzung 1st für eine Oberflächenbehandlung unsweckmässig. Es ist deshalb wünschenswert, ein Verfahren zum Sterilisieren von Glas-, Kunststoff- und Keramikoberflächen zur Verfügung zu haben, welches es nicht erforderlloh macht, dass die Behälter unter sterilen Bedingungen gespeichert und gehandhabt werden« bis diese gefUllt werden. Vorzugsweise sollte ein derartige« Sterillsatlonsverfahren ein zusätzlicher Verfahrensechritt bei der Behälterabfüllung sein und sollte alt der Behälterabfüllung integriert sein und mit dieser la Takt arbeiten.

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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Sterilisierung von Oberflächen von Olas, Kunststoff und keramischen Stoffen und ähnlichen Materialien zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der beschriebenen Art zu schaffen, welches zur Sterilisierung von Oberflächen geeignet ist, um diese von Mikroorganismen freizumachen. Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Sterilisierung von Behältern zu schaffen, welches in eine Behälterabfllllstrasse derart eingeschaltet werden kann, dass die Behälter unmittelbar vor der Abfüllung sterilisiert werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Behälter unter sterilen Bedingungen zu halten, bis die Behälter gefüllt werden können.

Es 1st ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung Z¹Ur Sterilisierung von Oberflächen von Olas, Kunststoffen und keramischen Stoffen zu schaffen. Perner 1st es Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die in eine Behälterabfüllstrasse eingeschaltet werden kann und die einen integrierten Bestandteil dieser Abfüllstrasee bilden kann.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Bildung eines Plasmas und insbesondere noch auf ein Verfahren und eine Vorriohtung zur Erzeugung eines Pulspiaemas, welches Innerhalb einer

sehr kurzen Zeltdauer eine maximale Intensität erreicht.

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Ee ist seit langem bekannt, dass Oaee bei auseerordentlloh hohen Temperaturen ionisiert werden können. Erst in den letzten Jahren wurde jedoch eine Technik entwickelt, die die Erzeugung von ziemlich grossen Plaemamengen mugllch macht, d.h. die Erzeugung von Plasmakörpern, die aus einem zumeist vollständig ionisierten Oas bestehen, wobei diese Plasmakörper bei der Einstellung von Wiedereintrittsbedingungen, bei der Metallisierung von Oberflächen von leitenden Materlallen und bei magnetohydrodynamischen Vorrichtungen verwendet werden.

Das Induktionsplasma ist bekannt, und das Induktionsplasma kann ganz allgemein als Region eines hochionisierten Oaaes von hoher Temperatur bezeichnet werden, die durch induktiv gekoppelte Hochfrequenzenergi'e aufrecht erhalten wird. Die induktive Kopplung der Energie mit dem Oas 1st möglich, well das Oae ionisiert und deshalb leitend let. Da Oase normalerweise nicht ionisiert und nicht leitend sind, umfasst die Erzeugung eines Induktlonsplasmaa eine Startstufe, in der durch gewisse Einrichtungen eine ausreichende Anfangslonlsation erzeugt werden muss. In den meisten Anwendungsfüllen kann diese Anfangeionisation verhftltnlsmäaslg langsam erfolgen» und deshalb werden beim Starten oder Erregen des Plasmas ganm allgemein Start- oder ErregungsvorgMnge getrennt von der Erzeugung und von der Verwendung des Hauptplasmakurpers angewendet. Beispielsweise wird das Starten oder Erregen oft daduroh ausgeführt, dass zuerst ein Kohlestab auf eine derartige Tem-

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peratur erhitzt wird, da«β dieser eine ausreichende thermische Ionisation dee Oases erzeugt, um die Plasmabildung auszulösen, die eine vollständige Ionisation des Oases umfasst, wobei positiv geladene Kerne und negativ geladene Elektronen erzeugt werden. Dies macht offensichtlich eine bestimmte endliche Zeitdauer erforderlich, um den Kohlestab zu erhitzen, und deshalb verstreicht eine verhältnlamässig lange, messbare " Zeltdauer, ehe das Hauptplasma ausgebildet und die maximale Temperatur erreicht ist.

Es gibt viele Anwendungsgebiete, bei denen es wünschenswert 1st, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas zur Verfugung zu haben, welches seine maximale Temperatur in einer sehr kurzen Zeit erreicht, beispielsweise in einer Zelt, die in der Orössenordnung von einigen Millisekunden liegt. Dies heisst, dass es dann möglich wäre, das Plasma zu pulsen, d.h., dass es möglich wäre, das Plasma beliebig ein- und auszuschalten und ein Plasma zu bilden, welches seine maximale Temperatur im wesentlichen augenblicklich erreloht.

Es ist deshalb ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines Induktlonsplaamas zu schaffen, welohes gepulst werden kann und in welchem die Temperatur sehr schnell ihre maximale Intensität erreloht. Eb 1st ein anderes Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine

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Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die insbesondere zur Bildung eines Plasmas für eine sehr kurze Zeltdauer geeignet sind, ohne dass es erforderlich ist, einen äusseren oder anderen Erregungs- oder Startmechanismus zu verwenden.

Die Erfindung umfasst die verschiedenen Verfahrensschritte und die Beziehung eines Verfahrensschrittes oder mehrerer Verfahrensschritte zu Jedem der anderen Verfahrensschritte, und die Vorrichtungen weisen Konstruktionsmerkmale, Kombinationen von Elementen und Anordnungen von Teilen auf, die derart sind, dass diese Verfahrensschritte durchgeführt werden können, wie es in der folgenden Beschreibung im einzelnen dargelegt wird.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung nochmals im einzelnen erläutert werden. Es zeigen:

Pig. 1 eine Prüfanordnung, die zur Bestimmung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Sterlllelerung von Olasobjekttrageto verwendet wird,

Flg. 2 bis 4 verschiedene abgeänderte Ausftlhrungefonaen der Anordnung,

Fig. 5 eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Anordnung, bei welcher zwei verschiedene Gase zum Zwecke der Ionisation eingespeist werden, um ein Plasma zu bilden, und

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Pig. 6 eine vereinfachte Darstellung einer BehälterfUllstrasse, die die erfindungsgemässe Vorrichtung ale integrierten Beetandteil dieser Strasse zeigt.

Die Sterilisation wird dadurch erzielt, dass die zu sterilisierende Oberfläche für eine aehr kurze Zeitdauer, die normalerweise nicht länger ist ale 1/10 Sekunde, einem Plasma auegesetzt wird. Ee 1st nicht vollständig klar« durch welchen ψ Mechanismus diese "Plasmabestrahlung" die Mikroorganismen zerstört, ohne die Oberfläche dea Olasee oder Kunststoffes wahrnehmbar anzugreifen. Die Temperatur des Plasmas 1st nioht ohne weiteres genauen Messungen zugänglich. Es ist Jedoch bekannt, dase diese wesentlich höher let ale die Temperatur,

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bei der das Glas sehr schnell schmelzen würde oder bei der der Kunststoff zersetzt würde, wenn die Oberfläche dieser Temperatur für Irgendeine Zeltdauer ausgesetzt würde. Es scheint deshalb so zu sein, dass unter den beschriebenen Bedingungen das Plasma lediglich die Oberflächenschicht der Oberfläche angreift und dass innnerhalb der Zeitdauer, wenn Überhaupt, nur eine geringe Wärmemenge auf den Olas- oder Kunststoffkörper übertragen wird. Diese Schlussfolgerung ergab sich aus der Tatsache, dass die Behälter, die auf diese Weise innen sterilisiert wurden, sich bei einer Berührung kühl anfühlen und dass diese Behälter unmittelbar nach der Behandlung gehandhabt werden können. Es scheint deshalb so zu sein, dass, wenn überhaupt, nur eine geringe Wärmemenge auf die Olaswandung oder durch die Olaewandung hindurch übertragen wird.

Um die Plasmasterilisation durchzuführen, ist es erforderlich, die Oberfläche lediglich kurzseitig mit dem Plasma in Berührung zu bringen und dies wiederum erfordert, dass das Plasma Innerhalb einer sehr kurzen. Jedoch endlichen Zeit erzeugt wird und seine volle Intensität erreicht. Diese Zeltdauer kann beispielsweise In der Orössenordnung einiger Millisekunden liegen. Es ist ebenfalls selbstverständlich erforderlich, dass man das Plasma abschalten kann, wenn die Sterilisation beendet 1st, und dass man die heissen Oase von der Oberfläche, die behandelt wurde, fortspUlt, damit keine unzulässige

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Wurme auf diese Oberfläche Übertragen wird. Ee 1st demzufolge ein "PuIsplasma" erforderlich. In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Plasma" verwendet, um ein in hohen Masse oder im wesentlichen vollständig ionisiertes Oas von aueserordentlich hoher Temperatur zu bezeichnen, welches aus positiv geladenen Kernen und negativ geladenen Elektronen _# zusammengesetzt ist.

Es können verschiedene Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden, um ein derartiges Pulsplasma zu erzeugen, welches für eine Piasinasterilisation geeignet 1st. Besonders geeignet sind die später noch eingehender beschriebenen.

Pig. 1 zeigt eine Prüfanordnung« die verwendet wird, tun den Wirkungsgrad einer Plasmasterilisation festzustellen. Dl· Figur zeigt ebenfalls eine Vorrichtung, die zur Sterilisation von festen Körpern, wie beispielsweise Objektträgern, oder zur Sterilisation der Aussenflache eines Körpers geeignet ist.

Zur Bestimmung des Wirkungsgrades dieses Verfahrens und der Vorrichtung als Mittel zur Sterilisation von Oberflächen, werden Mikroskopobjektträger aus Olas eingeführt, auf die unterschiedliche BekterlenkonzentratIonen aufgebracht wurden. Es wurde gefunden, dass Konzentrationen bis zu 4 · 10 Keimen pro Quadratzoll in weniger als 1/10 Sekunde vollständig zerstört wurden. Bei der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung wird

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ein Glasobjektträger 10, der mittels einer Klammer 11 gehalten wird, durch einen Träger 12 innerhalb einer GlashUlle 15 angeordnet, deren Boden zur Atmosphäre hin geöffnet ist. Di· OlashUlle läuft in einen Hals 17 aus, der eine Oaseinlassleltung 16 aufweist, die in diesen Hals einmündet. Um die HUlIe 15 herum ist eine Spule 18 angeordnet. Ein Ende dieser Spule ist bei 20 geerdet und das andere Ende ist mit einer Hochspannungsquelle 19 über einen Schalter 21 verbunden. Der Schalter ist lediglich schematisch dargestellt. Eine Elektrode 22 erstreckt sich durch den Hals 17 der GlashUlle nach unten in das Innere der Hülle hinein. Die Elektrode 1st bei 23 geerdet, und innerhalb der OlashUlle läuft die Elektrode in eine Spitze 24 aus, die zur besseren Darstellung in PIg. 1 als Pfeil dargestellt ist. Diese Spitze 1st an einer Stelle angeordnet, an der etwa das Hochepannungeende der Spule 18 . liegt. Indem man Spannungspulse von etwa 7000 Volt In die Spule 18 einführt, wird zwischen der Spitze 24 und der Spule 18 eine Koronaentladung erzeugt, die sehr schnell ein Plasma 26 des Oases, beispielsweise Argon, bildet, welches durch dl· Oaseinlassleitung 16 in die Hülle 15 eingeführt wird. Das Plasma kann beliebig dadurch erzeugt und abgeschaltet werden, dass lediglich die Spannungsquelle ein- und abgeschaltet wird.

Bei der Ausbildung einer Koronaentladung ist es selbstverständlich erforderlich, einen ausreichenden Spannungsgradienten zwischen der Elektrodenspitze 24 und der Spule 18 zu erzeugen,

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um das Gas zu Ionisieren, welches zur Bildung dee Plasmas verwendet wird. Die Verwendung einer Koronaentladung zur Bildung eines Induktionsplasmas führt zur Bildung eines selbsterregten Plasmas, und es werden die gleichen Vorrichtungen verwendet, um die Anfangsionisation hervorzurufen und tun diese zu unterhalten. Es können verschiedene Schaltungen zur Erzeugung der Koronaentladung zur Herstellung eines Puleplasmas verwendet werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen die Anwendung der Plasmasterilieierung bei verschiedenen Glas- oder Kunststoffbehältern. In diesen Figuren werden gleiche Bezugszeichen für die gleichen In Verbindung mit Flg. 1 beschriebenen Elemente verwendet. Mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird eine Flasche 29 gemass dem erfindungsgemttssen Verfahren dadurch sterilisiert, dass in die Flasche ein Strom eines ionisierbaren Gases eingeführt wird, welches zur Bildung eines Plasmas geeignet ist. Die Einführung erfolgt üblicherweise über einen Oaeeinspeisebehälter 30, der mit einer Gaseinlassleltung 31 ausgerüstet ist und mit Einrichtungen, wie beispielsweise den Hals 32, der in diesen PalIe in die Flasche 29 eingesetzt 1st, xm die Gasströmung in den Behälter einzuleiten. Falls gewünsoht, kann das Gas tangential in den Behälter 30 eingeleitet werden. Dadurch wird dem Oao eine Wirbelbewegung erteilt, die wenigstens teilweise innerhalb der Flasche 29 aufrecht erhalten bleibt. Bei der in Pig. 2 dargestellten Anordnung wird die Koronaent-

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ladung, die zur Erzeugung des Plasmas erforderlich 1st, in oberen Teil der Flasche ausgebildet, und die Gasströmung βteilt die Verteilung des Plasmas über die gesamte Innenfläche der Flasche 29 sicher.

Bei der in Flg. 3 dargestellten Anordnung erstreckt sich der Halsteil 32 der OaseinfUhrungsleltung fast bis zum Boden der Flasche 34, die einen breiten Hals aufweist und die sterilisiert werden soll. Die Elektrode 22 erstreckt sich ebenfalls durch diesen Hals hindurch, und die Slektrodenspltse 24 ist dicht beim Boden der Flasche angeordnet. Dadurch muss natürlich die Hochspannungsee1te der Spule 18, anstatt an der oberen Seite, wie In den PIg. 1 oder 2 dargestellt, am Boden der Flasche angeordnet sein. Das das Plasma bildende Oa* strömt duroh den Hals >2 nach unten und spült das Plasma« welches in der Koronaentladung ausgebildet wird, durch die Flasche hindurch naoh oben und durch den Flaschenhals nach aussen.

Flg. 4 zeigt eine abgeänderte Anordnung« mit der sowohl die äuseere Seite als auch die Innenseite einer Flasche 34 sterilisiert werden kann. Bei dieser Ausführungeform weisen dl· Einrichtungen zur Zuführung eines lonislerbaren Oases eine Leitung 37 auf« die sich fast bis sum Boden auf der Innenseite der Flasche 34 erstreckt. Weiterhin 1st eine äussere HUlIe 38 vorgesehen, welche einen Plaamaraum 35 um die Flasche 34

herum einschließet. Durch die Einführung eines lonlslerbaren Oases, wie beispielsweise Argon, duroh die Leitung 37 und durch die Anlegung einer ausreichenden Spannung an die Spule 18, erzeugt die Koronaentladung ein Plasma innerhalb der Plasche 34,und dieses Plasma verteilt sich dann, um die HÖH« 38 auszufüllen, wodurch sowohl die inneren als auch dl· Kusseren Wandungen der Plasche 34 sterilisiert werden.

Flg. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher zwei verschiedene lonisierbare Oase verwendet werden können, ua das Plasma zu bilden. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, ein Stickstoff plasma zu verwenden. Es 1st jedoch Insbesonder·, soweit der Spannungsbedarf betrachtet wird, wesentlich schwieriger, ein Stickstoffplasma zu erzeugen als ein Argonplasma, weil Stickstoff ein zweiatomiges Oas 1st. Die Verwendung eines Argonplasmas als "Starter" zur Auslosung der Bildung eines Stickstoff plasmas, maoht die Verwendung eines Stiokstoffplaemas Bug11oh. Bei der In Flg. 5 dargestellten Anordnung wird eine Flasche 4o dadurch sterilisiert, dass In diese ein Rohr 41 eingesetzt wird, we 1ones eine Oaszuführung·leitung 42 auf· weist, die beispielsweise zur Einleitung des Stlolcstoffs In die Flasche vorgesehen 1st. Die Elektrode 1st In diesem Pail •In Wolfram-Rohr 43 mit kleinem Durchmesser, duroh welohe· Argon in die Flasche eingeführt werden kann. Das Wolfram-Rohr 43 ist bei 44 geerdet und läuft innerhalb der Flasche In einer schärfen Spitze 45 aus. Dadurch wird die erforderliche Konfl-

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guratlon zur Ausbildung einer Koronaentladung zwischen dem Wolfram-Rohr und der Spule 18 geschaffen. Wenn die Koronaentladung einmal eingeleitet ist, wird Stickstoff, der durch den Ringraum strömt, der vom Rohr 41 und vom Wolfram-Rohr 4 2 gebildet wird, ionisiert. Es wird ein Stiokstoffplasma gebildet und die innere Wandung der Plasche wird sterilisiert.

Fig. 6 zeigt in vereinfachter Form, wie das erfindungsgemKsse Plasmasterilisationeverfahren und die erfindungsgemässe Plasmasterl lisatlonsvorrichtung in eine automatische Flaschenabftlllanlage eingefügt werden können. Flaschen 48, die gefüllt werden sollen, werden auf einen geeigneten Förderer, wie beispielsweise auf ein endloses Band 49, aufgesetzt. Dieses Band wird schrittweise durch Rollen 30 vorwärtsbewegt, die durch nicht dargestellte Vorrichtungen angetrieben werden. An der Sterilisationsstation ist eine Einrichtung 52 vorgesehen» die die Flasche erfasst und in eine Stellung anhebt, die sich in Bereich der Sterllisationsvorrichtung befindet, die allgemein mit 52 bezeichnet 1st. Als Alternative können Einrichtungen vorgesehen sein, die die Sterilisationeanlage nach unten über die Flasche bewegen. Wenn die Flasohe sterilisiert ist, wird diese auf das Band 49 zurückgeführt, welches die nunaehr sterile Plaache zur Füllstation bringt, damit diese Flasche durch FUlleinrichtungen 54 gefüllt werden kann. Es ist natürlich Möglich, eine Sterilisationsetation für eine Anzahl von Füllstrecken zu verwenden und das Sterilisieren und das Füllen

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können zeitlich derart aufeinander abgestimmt und miteinander koordiniert werden, dass alle nur möglichen Bedingungen erfüllt werden können.

Bei der Herstellung des Plasmas ist es natUrlloh erforderlich, das aas zu ionisieren /das flir die Plasmaherste llung vorgesehen 1st. Vorzugsweise 1st dieses Oaa ein einatomiges Gas, wie beispielsweise Argon, Helium, Xenon und dgl.. Pig. * zeigt eine Anordnung mit der es möglich ist, ein leicht ionisierbares Oas zu verwenden, um die Plaemablldung In einem anderen Gas, wie beispielsweise Stickstoff auszulösen. Es 1st natürlich ebenfalls möglich, zweiatomige Oase, wie beispielsweise Stickstoff, zu verwenden, um das Plasma zu bilden, wobei Jedoch ein ausreichender Spannungsabfall zwlsohen der

Spule und der Elektrodenspitze erzeugt werden muss. Obwohl

viele Gase verwendet werden können, wird Argon bevorzugt, da Argon inert, ungiftig und leicht erhältlich ist. Es mag nloht . wünschenswert sein. Luft oder Sauerstoff bei der Ausbildung des Plasmas zu verwenden, da Nebenprodukte, wie Ozon oder Stickoxydul, bei der Verwendung dieser Oase erzeugt werden und da Einrichtungen vorgesehen werden müssen« um diese unerwünschten Oase zu entfernen, ehe ein Behälter gefüllt wird.

Das ionisierbare Gas kann in den Behälter, der sterilisiert werden soll, oder um den Körper, der sterilisiert werden soll, auf beliebige Welse derart geleitet werden, dass eine Menge

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des Gases in den Raum zur Verfugung steht, in dem das Plasma ausgebildet wird. In den Figuven sind typische ZufUhrunge-•einrichtungen dargestellt, und das Gas kann eatzweise vor der Plasmabildimg eingeleitet werden oder kann kontinuierlich während des Vorhandenseins des Plasmas zirkuliert werden.

Aus der Beschreibung der in den Pig. 1 bis 5 dargestellten Anordnung ist zu erkennen, dass die Vorrichtung unter atomosphärischen Bedingungen betrieben wird, was selbstverständlich sowohl hinsichtlich der Einfachheit der Durchführung dee Verfahrens als auch der Wirtschaftlichkeit von Vorteil ist. Wenn ein unter Druck stehendes Oas verwendet wird, so erhöhen sich die Spannungen, die zur Ausbildung des Plasmas erforderlich sind, und obwohl es mOglloh 1st, unter Druck stehende Gase zu verwenden, werden dadurch keine Vorteile erzielt.

In der erflndungegemHeeen Vorrichtung wird ein Induktionsplasma sehr schnell ausgebildet, wenn Hochfrequenz energie einen geeigneten Oas zugeführt wird. Dabei wird die Hochfrequenzenergle bei einer ausreichend hohen Spannung zugeführt, um eine Koronaentladung an einer oder mehreren Elektroden mit scharfen Spitzen im Gas zu erzeugen. Diese Koronaentladung bewirkt die Anfangsionisation, die erforderlich 1st, um das Induktionsplasma zu bilden. Da die Koronaentladung und das Plasma durch die gleiche elektrische Energie erzeugt werden, die zur Aufrechterhaltung des Plasmas verwendet wird.

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wird ein selbsterregtes Induktionsplasma erzielt, welches auseerordentllch schnell sein--· maximale Temperatur erreicht. Ba ist ersichtlich, dass es lediglich durch ein Bin- und Ausschalten der Hochspannung möglich ist, das Plasma zu pulsen und Plasma mit Maximaltemperatur in gewollter Weise für Jede gewünschte Zeitdauer zu erzeugen.

Die Koronaentladung, die erforderlich ist, um die Plasmabi1-h dung auszulösen und um das Plasma aufrechtzuerhalten, kann durch eine Hochspannungselektrode erzeugt werden, die in der Nähe des geerdeten Endes einer Hochfrequenzspule oder des Niederspannungsendes einer Hochfrequenzspule angeordnet ist. Umgekehrt kann aber auch eine geerdete Elektrode verwendet werden, die in der NKhe der Hoohspannungssel'te der Spule angeordnet ist.

Aus dem allgemeinen Wissen Über das Plasma ergibt sich, dass die Zeitdauer, in der die Oberfläche diesen ausserordentlieh hohen Temperaturen ausgesetzt ist, ausserordentlich kurz sein nuss. Die Bestrahlungszeiten hängen von de» Material ab, welches behandelt wird,und von dem Plasma, welches verwendet wird. Die Bestrahlungszeiten sollten selbstverständlich ausreichend lang sein, um die Mikroorganismen auf der Oberfläche zu zerstören, jedoch kürzer als die Zeiten, die erforderlich sind, um eine nennenswerte physikalische Veränderung der Ober-

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riKche hervorzurufen, d.h. klirzer als die Zelten, in denen das Olae schmilzt oder in denen der Kunststoff zersetzt wird oder In denen die keramische Oberfläche sintert; In allgemeinen sollte vorzugsweise die Bestrahlungszelt für Olas nloht länger sein als etwa 1/10 Sekunde und etwas geringer als die Bestrahlungszeit fUr Kunststoffoberflächen. Es 1st offenbar ausreichend, lediglich die Oberflächenschicht der Olaswandung oder Kunststoffwandung zu behandeln.

Die Plasmasterilisation weist eine Anzahl von Vorteilen auf, die bereits dargelegt wurden und die darin zusammengefasst werden können, dass die Plasmasterllleatlon einen hohen Wirkungsgrad hat und dass mit der Plasmasterilisation einzelne Stücke kurz vor dem Füllen sterilisiert werden können und dass keine Kühlung erforderlich 1st und dass die Plasnasterillsation direkt in eine FUllanlage eingegliedert werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Sterilisierung der Oberfläche eines elektrisch nichtleitenden Materials, welches eine verhältnissrileslg geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, dadurah gekennzeichnet, dass die Oberflache mit einem gaeföneigen Plaatna für eine Zeitdauer in Berührung gebracht wird, die geringer 1st als die, die erforderlich ist, um irgendwelche nennenswerte physikalische Änderungen in der Oberfläche zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Plasna aus Argon gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das behandelte Material Olas 1st.

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das· das behandelte Material Kunststoff ist.

5. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das· die Behandlungszeitdauer eine zehntel Sekunde nicht übersteigt.

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6. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daas das Innere eines Behälters sterilisiert wird, der aus einem Material hergestellt ist, welches elek-" trlsch nichtleitend ist und we lohe β eine verhältnlsmässlg geringe thermische Leitfähigkeit hat, dass dabei ein Ionisierbares Oas in den Behälter eingeführt wird, dass das Oas schnell ionisiert wird und dass dadurch ein Plasma innerhalb des Behälters erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisation duroh die Erzeugung einer Koronaentladung innerhalb des Oases erzielt wird.

8. Verfahren zur Sterilisierung des Innenrauas eines Behälters naoh einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass in den Behälter ein erstes, leicht lonlaierbares Oaa eingeleitet wird, dass dieses erst« leioht ionisierbare Oa* sohneil ionisiert wird, um «la ZtM- oder Ausl5seplasma zu erzeugen, dass ein zweites weniger leioht lonlslerbares Om in den Behälter eingeführt wird, usi «in Hauptplasma zu erzeugen, und daas dl· Ausbildung dieses Hauptplasmas durch da« Zündplasma eingeleitet wird.

9. Verfahren naoh Ancpruoh 8, dadurch gekennzeichnet, dass das leioht lonlslerbare Oa* Argon ist und das* das weniger !•lobt Ionisierter« Oas Stickstoff 1st.

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10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach eines der AnsprUohe 1 bis 5# gekennzeichnet durch Einrichtungen, die ein ionisierbaree Gas in Kontakt mit der zu behandelnden Oberfläche bringen, und Vorrichtungen,- die eine Koronaentladung innerhalb des Qases erzeugen, so dass das Gas ionisiert wird und ein Plasma ausgebildet wird, welches die zu behandelnde Oberfläche berUhrt.

11. Vorrichtung r.ur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die ein ionisierbaree Oas in einen zu behandelnden Behälter derart, einfuhren, dass das Oas die Innenwandung des Behälters bespült und aus dem Behälter ausströmt, und durch Einrichtungen, die eine Koronaentladung innerhalb des Gases erzeugen, so dass das Gas ionisiert wird und ein Plasma innerhalb des Behälters ausgebildet wird, welches die Wandungen des Behälters von Mikroorganismen freimacht.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspruch· 1 bis β, gekennzeichnet durch •Ine Arbeltsspule, eine Elektrode, die in wenigstens einer Blektrodenspitze ausläuft, wobei diese Elektrodenspitze dicht bei dieser Spule angeordnet ist, und eine Hochfrequenzspeisequelle, die Bit der Spule verbunden ist und die eine Hochspannung abgibt, um zwischen der Spule und der Elektrodenspitze •ine Koronaentladung zu erzeugen.

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Ι>· Vorrichtung nach Anspruch 12« dadurch gekennzeichnet» das« dl« Hoohfrequenzspeiaequelle ein· Induktionsheizungsspelsequel-Ie 1st·

14. Vorrichtung nach Anspruch 12« dadurch gekennzeichnet» das* die Hochfrequenzepeieequelle eine Spannungsquelle für eine mittlere Spannung und ein Serienresonanzkreis ist.

15* Vorrichtung nach Anspruch 12« dadurch gekennzeichnet» dass die Hochfrequenzapeleequelle eine Quelle fUr eine mittlere
Spannung und ein Autotransformator ist«

16. Vorrichtung nach Anspruch 12« dadurch gekennzeichnet« dass die Hoohfrequenzspelsequelle eine Spannungsquelle für niedrige Spannung und ein Serienresonanzkreis ist·

17· Vorrichtung nach Anspruch 2« daduroh gekennzeichnet« dass die Hochfrequenzapelsequelle einen Autotransformator und einen Serienresonanzkreis aufweist.

18. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 12 bis 17« dadurch gekennzeichnet« dass eine Drossel alt der Elektrode verbunden ist, die aur Begrenzung des Stronflusses in der Elektrode bestirnt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18. gekennzeichnet durch eine
Spule, die der Elektrode zugeordnet ist und die mit der Arbeitsspule bein Starten der Vorrichtung gekoppelt ist.

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