DE2333574C2

DE2333574C2 - Verfahren zur Entfernung von Gas aus einem Ethylenoxidsterilisiergerät

Info

Publication number: DE2333574C2
Application number: DE2333574A
Authority: DE
Inventors: Donald Albert Erie Pa. Gunther
Original assignee: American Sterilizer Co
Current assignee: American Sterilizer Co
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1984-10-25
Also published as: US3851043A; JPS4943486A; DE2333574A1; JPS5663B2; CA988678A

Description

Ethylenoxid wird zum Sterilisieren von insbesondere medizinischen Geräten verwendet. Dabei wird die Sterilisierung in Sterilisiergeräten durchgeführt. In dem Sterilisiergerät befindet sich das zu sterilisierende Gut. Zum Sterilisieren wird Ethylenoxidgas in das Gerät eingeführt und nach erfolgter Sterilisierung aus dem Sterilisiergerät z. B. durch Abpumpen, entfernt.

Aus US-PS 28 99 266 ist es bekannt. Ethylenoxid aus einem Ethylenoxidsterilisiergerät abzuziehen und durch eine Calciumchloridlösung zu leiten, wobei das Ethylenoxid unter Ausbildung eines Niederschlags gebunden wird. Ein solches flüssiges Absorptionsmittel ist jedoch für die Praxis wenig geeignet, insbesondere auch wegen der korrodierenden Wirkung der Calciumchloridlösung.

Aus den US-PS 28 12 231:29 65 936 und 31 63 494 ist die physikalische Adsorption von Ethylenoxid auf Aktivkohle, Tierkohle, Aluminiumoxid, Kiesclgel, Bleicherde, Diatomeenerde, Kaolin oder Bentonit bekannt. Diese Adsorptionsmittel sind gegenüber Ethylenoxid nicht spezifisch und adsorbieren auch andere inerte Verdünnungsstoffe sowie Wasserdampf.

Im DE-GM 18 35 509 wird eine Vorrichtung zum Sterilisieren von medizinischen Geräten mit einem Ethylenoxid-Kohlensäure-Gemisch beschrieben. Das verbrauchte Gasgemisch kann auf einem Aktivkohle-Kieselgel-Filter oder mittels einer anderen Filtersubstanz adsorptiv gebunden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Entfernung von Gas aus einem Ethylenoxidsterilisiergerät zu zeigen, bei dem man kein flüssiges Absorptionsmittel bzw. keine hoch-koi rodicrende Flüssigkeit anwendet, sondern ein gegenüber Ethylenoxid spezifisches Absorptionsmittel einsetzen kann.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 6 be

treffen bevorzugte Ausführungsformen.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei Bezug auf die Zeichnungen genommen wird.

■> In der Fig. 1 ist ein Ethylenoxidsterilisiergerät schematisch veranschaulicht, wobei der durch eine unterbrochene Linie bezeichnete Teil lediglich eine der Ausführungsformen der Erfindung betrifft die in F i g. 2 targestelliist.

ίο Die Fig.2 stellt ein schematisches Diagramm von zwei verschiedenen Systemen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dar.

In Fig.3 ist ein schemarfsches Diagramm eines weiteren Systems einer bevorzugten Ausführungsform der

Erfindung aufgezeichnet

Das in Fi g. 1 dargestellte typische Ethylenoxidsterilisiergerät umfaßt eine Sterilisierkammer 10, die eir Ethylenoxideinführungsrohr 12, ein Anfeuchtungsmaterialeinführungsrohr 14 und ein Ablaßrohr 18 umfaßt

In F i g. 2 enthält das Rohr 18 in einem System innerhalb des Rahmens der Erfindung ein Ventil 20 und steht an seinem stromabwärtsseitigen Ende mit einer Vakuumpumpe 22 in Verbindung, die wiederum mit dem Rohr 26 verbunden ist. Das Rohr 26 steht wiederum mit einer öffnung in dem obersten Teil einer vertikal angeordneten, ausgedehnten Säule 28 mit kreisförmigem Querschnitt in Verbindung.

Die Säule 28 enthält in ihrem obersten Teil einen Verteiler 30. der mit seinem stromaufwärtsseitigen Ende

jo mit einem Rohr 31 verbunden ist, welches wiederum mit einer Wasserquelle in Verbindung steht. Innerhalb der Säule 28 und unterhalb der Öffnung, die mit dem Rohr 26 in Verbindung steht und unterhalb des Verteilers 30 ist ein Bett aus Ionenaustauschern: in Teilchenform

J5 angebracht. Das Bett ist ausgedehnt bzw. langgestreckt und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, der einen dem inneren Durchmesser der Säule 28 entsprechenden Durchmesser besitzt. Das Ps»t ist durch die Bezugsziffer 32 bezeichnet. Das Bett 32 wird innerhalb der Säule 28 auf einer gasdurchlässigen Einrichtung in Form eines Siebes 34 getragen, welches mit der Säule 28 koaxial ist und an der inneren Oberfläche der Säule 28 in dessen unteren Abschnitten befestigt ist. Unter dem Sieb 34 in dem Boden der Säule 28 befindet sich eine öffnung, die mit einem Rohr 36 zum Ablassen des Gases in Verbindung steht.

Die Säule 28 besteht aus Kunststoff, Glas, rostfreiem Stahl oder anderem Material, welches weder mit dem Abgas noch dem Harz reagiert.

Im allgemeinen ist die Größe der Säule 28 nicht kritisch. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß, wenn die Säule zu klein ist. diese nicht genügend Kapazität zur Ausführung ihrer beabsichtigten Funktion aufweist. Die maximalen Außenmaße der Säule können durch den zur Verfügung stehenden Raum und die Leichtigkeit der Handhabung bestimmt sein. Eine Säule mit einem Durchmesser zwischen 7,6 bis etwa 15,2 cm und einer Länge von 61 cm bis 91,5 cm genügt den meisten Anforderungen. Während die Säule mit einem kreisförmigen Querschnitt angegeben wurde, sind auch anders ausgebildete Querschnitte (beispielsweise quadratisch) geeignet. In einem derartigen Fall genügt eine Säule dann den meisten Anwendungen, wenn sie eine Querschnittsflächc aufweist, die der Fläche eines Kreises entspricht, der

b^r> einen Durchmesser zwischen 7,62 bis etwa 15,2 cm aufweis:. Die Ausmaße des Bettes 32 sind im wesentlichen die gleichen Ausmaße der Säule 28.

Das das Bett 32 auffüllende Harz ist ein stark saures

lationenaktives Ionenaustauschharz und liegt in der Vasserstofform vor. Geeignet sind insbesondere solche, lie Sulfonsäuregruppen in der Polymermatrix enthalen. Solche Harze sind beispielsweise kernsulfonierte Jtyrol-Divinylbenzol-Harze, die im Handel erhältlich find. Diese Harze haben üblicherweise eine Teilchengröße von < 0,297 mm.

Bei dem Betrieb des vorstehend beschriebenen Syitems wird, nach Beendigung der Sterilisierung, das Ventil 20 geöffnet und die Pumpe 22 gestartet, wodurch kbgas (das Ethylenoxid, inertes Verdünnungsmittel und Wasserdampf enthält) aus der Kammer 10 durch das Rohr 18 und das Rohr 26 gezogen wird und in die Säule 28 eintritt, ohne daß es der Atmosphäre ausgesetzt ist. In die Säule 28 wird Wasser durch das Rohr 31 und den Verteiler 30, um das Harz in dem Bett 32 naß zu halten, hinzugefügt. Die Pumpe 22 treibt das aus der Kammer 10 entfernte Gas durch das Bett 32. Wenn das Ethylenoxid mit dem nassen Harz in dem Bett in Berührung kommt, öffnet sich der Epoxidring und das Ethylenoxid reagiert mit dem Harz und wird hieran als Hydroxyethylgruppe gebunden. Das hinzugefügte Wasser überzieht das Harz und wirkt als Lösungsmittelphase, in der die Reaktion durchgeführt wird. Die Durchtrittsgeschwindigkeit des Gases durch die Säule wird derart eingestellt, daß die gewünschte Verweilzeit für diese Reaktion zur Verfügung steht, wobei diese leicht durch ein paar Versuchsansätze für ein bestimmtes Sterilisiergerät bestimmt werden kann. Das aus dem Boden des Bettes 32 austretende Gas tritt durch das Siebelement 34 hindurch und wird durch das Rohr 36 abgezogen.

Das durch den Verteiler 30 hinzugefügte Gas wird vorzugsweise kontinuierlich hinzugegeben. Ein lediglich anfänglicher Zusatz oder unterbrochene Zugaben sind weniger bevorzugt Die Geschwindigkeit und die Menge der Wasserzugabe hängt davon ab, wieviel Wasser bei Berührung mit dem durch das System tretende Gas verdampft wird und in dem gasförmigen Strom aus Rohr 36 abgeht

Die Temperatur in der Säule wird nicht geregelt und hängt von der Temperatur des eintretenden Gases und der Temperatur des eintretenden Wassers ab. Diese Temperatur wirkt sich natürlich auf die Geschwindigkeit der Wasserverdampfung aus, weshalb die Geschwindigkeit der Wasserzugabe auch von diesem Faktor abhängig ist.

Die Säule mit den angegebenen Dimensionen enthält eine ausreichende Harzmenge für eine gewisse Zahl von Auslaß- bzw. Abgaszyklen. Ist das Harz verbraucht, d. h., wenn es nicht mehr mit dem Ethylenoxid reagiert, kann das Bett 32 aus der Säule 28 entfernt und die Säule mit Harz unter Bildung eines frischen Bettes wieder gefüllt werden. Das Harz kann in alternativer Weise durch den Durchtritt einer wäßrigen Lösung einer starken Säure, beispielsweise einer 5%igen wäßrigen Lösung von Chlorwasserstoffsäure, regeneriert werden.

Das vorstehend beschriebene System entfernt im wesentlichen das gesamte Ethylenoxid aus dem Abgas, wodurch ein im wesentlichen aus nassem inerten Verdünnungsgas bestehender Strom, der harmlos und nicht verschmutzend ist, durch das Rohr 36 abgezogen wird. Das System arbeitet äußerst effizient, wobei typischerweise die gesamte Menge des Abgases der Kammer 10 in einem Zeitraum, der sich von etwa 5 bis etwa 15 Minuten erstreckt, gereinigt wird. Das Harz ist gegenüber Ethylenoxid ziemlich spezifisch. Darüber hinaus kann es leicht gehandhabt werden und stellt kein Sicherheitsrisi-Wn Har

Bei einer Variation des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Systems, wird die Sterilisierungskammer unter Verwendung von Luft mit überatmosphärischem Druck, d. h, Preßluft, gespült wobei diese in die Kammer 10 über das Rohr 16 (vgL F i g. 1) eingelassen wird, welches mit einer Quelle derartiger Luft in Verbindung steht wobei die Pumpe 22 weggelassen ist und das Abgas tritt über die Rohre 18,24 (F i g. 2) und 26 in den oberen Teil der Säule 28 ein. Sonst reagiert das System genau wie

ίο vorstehend beschrieben und ergibt äquivalente Ergebnisse.

In einem weiteren System innerhalb des Rahmens der Erfindung, welches in Fig.3 dargestellt ist steht das Rohr 18 mit seinem stromseitigen Ende mit dem Durchtritt 38 in Verbindung, welcher wiederum mit dem Rohr 31 verbunden ist wobei die Ausmaße des Durchtritts 38 derart gewählt sind, daß eine Ansaugwirkung erfolgt, um das Abgas in die Säule 28 zusammen mit dem durch das Rohr 3J und den Verteiler 30 hinzugefügten Wasser zu ziehen und das Gas durch die Säule tj treiben. Die Ausführungsform der F i g. 3 arbeitet in »ieicher Weise wie die Ausführungsformen der F i g. 1 und 2, jedoch mit der Ausnahme der Einrichtungen zur Entfernung des Gases aus dem Sterilisiergerät und außer daß Wasser kontinuierlich über das Rohr 31 zur Erzeugung einer kontinuierlichen Ansaugwirkung eingeleitet werden muß.

Beispiel:

Das verwendete Sterilisiergerät ist ein tragbares Gassterilisiergerät mit einem Kammervolumen von 2832 dm'. Die Sterilisierung wird unter Verwendung von Ethylenoxid als Sterilisierungsmittel im Gemisch mit Dichlordifluormethan durchgeführt, wobei die Konzentration an Ethylenoxid im Sterilisiergerät 600 mg/1 beträgt. Der Überdruck im Sterilisiergerät beträgt 0,56 bar und die relative Feuchtigkeit beträgt 50%. Die Sterilisierung wird in 3 Stunden durchgeführt.

Nach 3 Stunden wird das Sterilisierungsgerät mit einem System des in F i g. 2 gezeigten Typus, welches eine Pumpe 22 enthält, geleert. Das Harzbett weist einen Durchmesser von 12,7 cm und eine vertikale Ausdehnung von 76,2 cm auf. Es wird Harz verwendet, welches durch Kernhalogenierung eines Styrol-Divinylbenzol-Harzes erhalten wurde. Es hat eine Teilchengröße von < 0,297 mm. Während des Zyklus wird Wasser kontinuierlich in die Säule durch den Verteiler 30, um das Harz naß zu halten, eingetröpfelt. Die Sterilisierungskammer

so ist in 10 Minuten vollkommen entleert und das Abgas aus dem Rohr 36 ist vollkommen ethylenoxidfrei. Gleiche Ergebnisse erzielt man bei Verwendung von Preßluft zur Spülung der Kammer anstelle der Pumpe 22 oder bei Anwendung der Ausführung gemäß F i g. 3.

Gleiche Ergebnisss nn ethylenoxidfreiem Abgas werden auch dann erreicht, wenn das Wasser anfänglich und im 5-Min.-Abstand, anstelle einer kontinuierlichen Zugabe, hinzugegeben wird, um das Harz naß zu halten.

Vergleichsversuch:

Man arbeitet wie im vorstehenden Beispiel, wobei jedoch anstelle des lonenaustauscherharzes oxidierender Harzmangangrüns^nd verwendet wurde. Es dauerte mehr als I '/₂ Stunden, bevor das durch das Rohr 36 abgezogene Gas vollkommen frei von Ethylenoxid war.

Das von Ethylenoxid zu befreiende Gas kann auch von unten nach oben durch die Säule geleitet werden

oder man kann eine horizontal angeordnete Säule anwenden. Eine vertikal angeordnete Säule, bei der Gas und Wasser am Kopf eintreten, wird jedoch bevorzugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

IO

15

20

30

35

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Gas aus einem Ethylenoxid-Sterilisiergeräl, wobei man das Gas. ohne dieses der Atmosphäre auszusetzen, entfernt, durch eine Säule führt und das von Ethylenoxid befreite Gas abzieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule ein stark saures kationenaktives Ionenaustauschharz in Wasserstofform enthält, wobei Wasser als Lösungsmittelphase zur Reaktion das Harz umhüllt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Benässen durch kontinuierliche Einführung von Wasser in die Säule durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Benässen durch intermittierendes Einführen von Wasser durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dal Man ein Harz mit einer Teilchengröße wählt, die durch eine Maschenweite von 0,297 mm hindurchgeht.

5. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man als Harz einen synthetischen Kunststoff verwendet, der Sulfonsäuregruppen als funktionell Gruppen enthält

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß man als Harz ein kemsulfoniertes Styrol-Divinylbenzol-Harz verwendet.