DE19806519A1 - Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern mittels eines Niederdruckplasmas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren der Innenflächen sowie der im Bereich einer Füllöffnung befindlichen Außenflächen von drucklabilen, elektrisch nichtleitenden Behäl­ tern mittels eines Niederdruckplasmas, mit einer evakuierbaren Kammer zur Aufnahme der Behälter, mit einer Vakuumpumpe zum Evakuieren der Kammer, mit einer an die Kammer angeschlossenen Zuleitung für zu ionisierendes Gas, mit zwei die Behälter mit halbschalenartigen Bereichen umschließenden, das Plasma erzeu­ genden Elektroden, die im Bereich der Füllöffnung eine gegenüber dem Behälter Spiel aufweisende Aussparung haben, sowie mit einem Hochfrequenz-Generator zum Anlegen einer Wechselspannung an eine der Elektroden, von denen die andere geerdet ist.

Bei einer Vorrichtung dieser Art (EP 801 952 A2) sind die Elek­ troden im Inneren der Kammer angeordnet, so daß auch der Bereich außerhalb der Elektroden evakuiert werden muß. Dies führt zum einen zu einem großen mechanischen Aufwand und zum anderen zu einem erhöhten Energiebedarf. Die bekannte Vorrichtung ist jedoch insofern vorteilhaft, als wegen der die Behälter eng umschließen­ den Elektroden das sterilisierende Plasma im wesentlichen nur im Inneren des Behälters gezündet wird, so daß die nicht zu steri­ lisierenden Außenflächen der Behälter nicht vom Plasma beauf­ schlagt werden. Da das Vakuum sich sowohl im Inneren als auch außerhalb der Behälter befindet, brauchen diese nicht formstabil zu sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der genannten Vorteile den mechanischen Aufwand und den Energiebedarf zu verringern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Elektroden zugleich die evakuierbare Kammer bilden.

Wie schon beim genannten Stand der Technik umschließen die Elektroden die Behälter mit einem Spalt, der zwar das Ausbilden eines Vakuums auch außerhalb der Behälter möglich macht, der auf der anderen Seite aber so eng ist, daß hier kein Plasma gezündet werden kann. Dadurch wird das Plasma im wesentlichen nur im Inneren der Behälter gezündet, so daß auch nur die Innenflächen der Behälter, zusammen mit den im Bereich der Füllöffnung lie­ genden Außenflächen, sterilisiert werden. Dies führt zu einem guten Wirkungsgrad. Dadurch, daß die Elektroden selbst die evakuierbare Kammer bilden und nicht in einem evakuierbaren Reaktor angeordnet sind, verringert sich das zu evakuierende Volumen deutlich. Der zu evakuierende Raum entspricht also im wesentlichen nur dem Inneren der zu sterilisierenden Behälter, obwohl diese selbst nicht den Reaktor bilden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Elektroden, unter Zwischenschaltung eines Isolators, mit Trenn­ fugen dichtend aneinander anschließen.

Die Elektroden umgeben den jeweiligen Behälter mit halbschalen­ artigen Bereichen, die zum Einbringen des Behälters in die Kammer voneinander wegbewegbar sind. Darüber hinaus sind die Elektroden mit dem Boden des Behälters zugeordneten, gegeneinander iso­ lierten Fortsätzen versehen, die auf einer nichtleitenden Grund­ platte angeordnet sind, auf welcher der Behälter während des Sterilisierens steht. Auch die Fortsätze sind von den halb­ schalenartigen Bereichen der Elektroden trennbar.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Die Vorrichtung dient dem Sterilisieren von Behältern 1 mittels eines Niederdruckplasmas. Bei diesen Behältern 1, welche druck­ labil und elektrisch nichtleitend sind, sollen insbesondere die Innenflächen 2 keimfrei gemacht werden. Von den Außenflächen 3 hingegen brauchen nur diejenigen sterilisiert zu werden, die sich im Bereich einer Füllöffnung 6 befinden, nämlich ein Transport­ kragen 4 und ein Gewinde 5. In der Figur ist nur ein Behälter 1 dargestellt, obwohl die Vorrichtung für eine Vielzahl von Behäl­ tern 1 vorgesehen sein kann.

Zum Sterilisieren wird der Behälter 1 in einer zu evakuierenden Kammer 7 aufgenommen, die an eine Vakuumpumpe 8 angeschlossen ist. Über einen Vakuumbehälter 9 ist die Vakuumpumpe 8 über zwei Absaugrohre 10 und 11 mit der Kammer 7 verbunden. Der Vakuum­ behälter 9 dient als Vakuumverteiler für die zwei Absaugrohre 10 und 11. Ein im Absaugrohr 10 befindliches geregeltes Ventil 12 dient dem Einstellen des Druckes in der Kammer 7 und damit im Behälter 1. Das im Absaugrohr 11 befindliche Ventil 13 hat eine noch zu beschreibende andere Funktion und wird für das eigent­ liche Evakuieren der Kammer 7 nicht benötigt.

Der Vakuumbehälter 9 ermöglicht ein beschleunigtes Evakuieren sowie die Verwendung einer Vakuumpumpe 8 mit geringerer Leistung. Die Vakuumpumpe 8 kann während der Sterilisation und während des Zuführens eines neuen Behälters 1 den Vakuumbehälter 9 evakuie­ ren, der dann seinerseits nach öffnen des Ventils 12 die Kammer 7 beschleunigt evakuiert.

Zum Erzeugen des Plasmas sind zwei Elektroden 14 und 15 vor­ gesehen, von denen die Elektrode 14 mit einer Wechselspannung beaufschlagbar und die Elektrode 15 geerdet ist. Die zwei Elek­ troden 14 und 15 sind so gestaltet, daß sie bei Betrieb die Kammer 7 bilden, welche den Behälter 1 aufnimmt. Dies macht es möglich, daß sich das Vakuum sowohl im Inneren des Behälters 1 als auch außerhalb des Behälters 1 befindet, so daß dieser nicht formstabil zu sein braucht. Die Elektroden können so gestaltet sein, daß sie jeweils mehreren nebeneinander angeordneten Behäl­ tern 1 zugeordnet sind.

Dem Erzeugen der Wechselspannung dient ein Hochfrequenz-Generator 16, der eine Leistung mit einer zugelassenen Industriefrequenz, beispielsweise 13,56 oder 27,12 MHz liefert. Die Leistung wird von einer sogenannten Matchbox 17 über die Elektrode 14 kapazitiv eingekoppelt. Alle übrigen Apparaturen, mit Ausnahme des Hoch­ frequenz-Generators 16, sind an der anderen, geerdeten Elektrode 15 angebracht.

Die zwei Elektroden 14 und 15 weisen halbschalenartige Bereiche 18 und 19 auf, mit welchen sie den Behälter 1 jeweils über den halben Umfang umschließen. Dadurch ergibt sich ein Spalt 20 längs der Außenkontur des Behälters 1. Der Spalt 20 soll so eng sein, daß darin kein Plasma gezündet werden kann. Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Spalt 20 nur wenige Millimeter breit ist.

Obwohl also beide Elektroden 14 und 15 außerhalb des Behälters 1 angeordnet sind, wird bei der gewählten Anordnung das Plasma im wesentlichen nur im Inneren des Behälters 1 gezündet, so daß im wesentlichen nur dessen Innenflächen 2 sterilisiert werden.

Da neben den Innenflächen 2 auch ein Teil der Außenflächen 3 im Bereich der Füllöffnung 6 mitsterilisiert werden soll, weisen die Elektroden 14 und 15 in diesem Bereich eine Aussparung 21 derart auf, daß sie gegenüber den Außenflächen 3 Spiel haben. Dadurch kann das gezündete Plasma auch den Transportkragen 4 und das Gewinde 5 erreichen.

In die Kammer 7 mündet eine Zuleitung 22 für zu ionisierendes Gas. Über ein zugehöriges Drosselventil 23 wird das Plasmagas in die Kammer 7 und damit in den Behälter 1 eingelassen. Während des Sterilisationsvorganges kann durch Gaszufuhr und gleichzeitiges Abpumpen über das regelbare Ventil 12 der Druck durch ein dyna­ misches Strömungsgleichgewicht gehalten werden. Es kann aber auch lediglich eine bestimmte Menge Prozeßgas nach dem Abpumpen zuge­ geben werden, die genau zum gewünschten Druck führt. Der Druck läßt sich über eine nicht dargestellte Druckmeßeinrichtung kontrollieren.

Der am besten geeignete Entladungsdruck ist abhängig von der Gasart und kann im Bereich von 0,1 Pa bis zu einigen 100 Pa liegen. Ein besonders geeignetes Plasmagas ist beispielsweise Wasserstoffperoxid, es können aber grundsätzlich auch andere Gase verwendet werden.

Die zwei Elektroden 14 und 15, welche den Behälter 1 umschließen, stoßen mit Trennfugen 25 aufeinander. Damit die beiden Elektroden 14 und 15 im geschlossenen Zustand der Kammer 7 elektrisch gegeneinander isoliert sind, ist die Elektrode 15 mit einem Isolator 24 versehen, der die gesamte Berührfläche zwischen den beiden Elektroden 14 und 15 bedeckt. Zur Abdichtung des Vakuums zwischen den zwei Elektroden 14 und 15 ist in der anderen Elek­ trode 14 eine Dichtung 32 vorgesehen.

Bei geschlossener Kammer 7 steht der Behälter 1 mit seinem Boden 26 auf einem Reaktorboden 27, der aus einer nichtleitenden Grundplatte 31 sowie zwei metallischen Fortsätzen 28 und 29 der Elektroden 14 und 15 besteht. Zwischen den Fortsätzen 28 und 29 befindet sich ein isolierender Fortsatz der Grundplatte 31. Der Reaktorboden 27 wird mittels eines Dichtungsringes 30 gegen die halbschalenartigen Bereiche 18 und 19 der Elektroden 14 und 15 abgedichtet.

Wie bereits die halbschalenartigen Bereiche 18 und 19, so ist auch der Reaktorboden 27 entsprechend der Kontur des Bodens 26 des Behälters 1 geformt. Da der dort befindliche Spalt auch evakuiert wird, ist die Wandung des Behälters 1 keiner resultie­ renden Kraft ausgesetzt.

Zur Behandlung des Behälters 1 wird dieser von einer nicht dargestellten Zustelleinrichtung, welche den Behälter 1 am Transportkragen 4 ergreift, in die geerdete Elektrode 15 einge­ legt. Die Kammer 7 wird in drei Schritten geschlossen: Im ersten Schritt wird über das Ansaugrohr 11, durch Steuerung des Ventils 13, der zugeführte Behälter 1 an die Elektrode 15 angesaugt. Danach wird die Zustelleinrichtung weggefahren. In einem zweiten Schritt wird die Elektrode 14 an die Elektrode 15 herangefahren. In einem letzten Schritt wird der Reaktorboden 27 von unten zugestellt. Danach wird das Ventil 13 geschlossen.

Das Evakuieren findet somit über das obere Absaugrohr 10 statt, welches im Bereich der Aussparung 21 in die Kammer 7 mündet. In diese Aussparung 21 mündet auch die Zuleitung 22 für das zu ionisierende Gas.

Die Anordnung hat den Vorteil, daß die Elektroden 14 und 15 nicht ihrerseits in einem Reaktor angeordnet zu werden brauchen, daß also die Elektroden 14 und 15 an ihren Außenflächen nicht dem Unterdruck ausgesetzt zu werden brauchen, wodurch sich der Energieverbrauch deutlich verringert. Darüber hinaus ist der mechanische Aufwand kleiner als beim erläuterten Stand der Technik.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Sterilisieren der Innenflächen sowie der im Bereich einer Füllöffnung befindlichen Außenflächen von druckla­ bilen, elektrisch nichtleitenden Behältern mittels eines Nieder­ druckplasmas, mit einer evakuierbaren Kammer zur Aufnahme der Behälter, mit einer Vakuumpumpe zum Evakuieren der Kammer, mit einer an die Kammer angeschlossenen Zuleitung für zu ionisieren­ des Gas, mit zwei die Behälter mit halbschalenartigen Bereichen umschließenden, das Plasma erzeugenden Elektroden, die im Bereich der Füllöffnung eine gegenüber dem Behälter Spiel aufweisende Aussparung haben, sowie mit einem Hochfrequenz- Generator zum Anlegen einer Wechselspannung an eine der Elektro­ den, von denen die andere geerdet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14, 15) zugleich die evakuierbare Kammer (7) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14, 15) unter Zwischenschaltung eines Isolators (24), mit Trennfugen (25) dichtend aneinander anschließen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14, 15) mit dem Boden (26) des Behälters (1) zugeordneten, gegeneinander isolierten Fortsätzen (28, 29) verse­ hen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (28, 29) von den halbschalenartigen Bereichen (18, 19) der Elektroden (14, 15) trennbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (28, 29) auf einer nichtleitenden Grundplatte (31) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die halbschalenartigen Bereiche (18, 19) der Elek­ troden (14, 15) voneinander wegbewegbar sind.