DE3883380T2

DE3883380T2 - System zur überwachung der konzentration von dampf.

Info

Publication number: DE3883380T2
Application number: DE89901032T
Authority: DE
Inventors: Arthur Cummings
Original assignee: American Sterilizer Co
Current assignee: American Sterilizer Co
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: WO1989006358A1; EP0346436A1; US4843867A; CA1319839C; CN1034809A; DE3883380D1; EP0346436B1; JP2924912B2; JPH02502943A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zur Überwachung von Dampf-Konzentrationen und insbesondere ein System zur Überwachung eines kondensierbaren Dampfes in Gegenwart eines anderen kondensierbaren Dampfes.
US-A- 4 169 123 offenbart eine Methode zur Sterilisierung mit Wasserstoffperoxiddampf. US-A 4 169 124 offenbart eine ähnliche Methode, bei welcher die Konzentration des Wasserstoffperoxiddampfes kleiner als 75 mg/l ist. US-A- 4 642 165 offenbart eine Methode zur Verdampfung von Mehrkomponenten-Flüssigkeiten, wie Wasserstoffperoxid und Wasser, und Einleitung des Dampfes in eine Sterilisationskammer. Bisher stand noch kein einfaches, eindeutiges Mittel zur Messung der Konzentration des Hydrogenperoxid- Dampfes in der Sterilisatonskammer zur Verfügung.
Wasserstoffperoxid wird selten, wenn überhaupt, in einer reinen Form benutzt. Es wird bezeichnenderweise mit Wasser gemischt. Wasserstoffperoxid-Dampf ist wie Wasserdampf ein kondensierbares Gas; Wasserstoffperoxid ist aber weniger flüchtig als Wasser. Wenn Wasserstoffperoxiddampf zusammen mit Wasserdampf in einen Sterilisator injiziert wird, kann er vollständig in Wasserstoff und Sauerstoff zerfallen oder zu einer Flüssigkeit kondensieren. Es sind daher solche allgemeinen physikalischen Eigenschaften, wie Druck, Temperatur und Masse, allein nicht ausreichend, um eine eindeutige Messung der augenblicklichen Wasserstoffperoxid-Konzentration in einem Sterilisator zu ermöglichen. Wegen des Abbau-Potentials des Sterilisiermittels ist die Überwachung der Wasserstoffperoxid-Konzentration wichtig, um festzustellen, ob eine ausreichende Sterilisiermittel-Konzentration genügend lange aufrechterhalten wird, um Sterilisation zu bewirken. Bekannte Methoden zur Bestimmung der Wasserstoffperoxid-Konzentrationen sind für Dampfphasen-Wasserstoffperoxid (DPWP) in einem Sterilisator ungeeignet wegen Schwierigkeiten bei der Probenahme. Die Entnahme einer repräsentativen Probe aus einem Sterilisator ist mit Unsicherheit belastet wegen des Abbau-Potentials an Oberflächen (wie z.B. Spritzen-Nadeln), der Kondensation und - im Falle eines Vakuum-Sterilisators - wegen eines negativen Druck-Gradienten bis zu 14 psi oder mehr (1psi = 6894,76 Pa). Eine Dampfprobe kann in flüssigem Wasser aufgefangen und anschließend auf Wasserstoffperoxid durch eine von vielen bekannten chemischen oder instrumentalen Methoden analysiert werden. Die direkte Messung von DPWP kann vervollständigt werden durch spektroskopische Mittel mit einer sehr langen (z.B. 30 m) Zelle und angemessener Signalverstärkung. Aber auch hier ist die Dampf-Probenahme ein Problem. Um die Schwierigkeiten bei der Dampf-Probenahme zu überwinden, könnte die spektroskopische Zelle innerhalb der Sterilisator-Kammer angebracht und könnten Mittel für den Durchtritt von Strahlung durch die Kammerwand vorgesehen werden. Diese Methoden sind aber umständlich, teuer und langsam.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem einfachen System zur Bestimmung der Dampf-Konzentration von Wasserstoffperoxiddampf. Es besteht ein weiteres Bedürfnis nach einem System, welches konsequent solche Bestimmungen schnell und genau während des Ablaufs eines Sterilisations-Cyclus besorgt.
US-A- 4 363 635 offenbart ein System zur Überwachung der Konzentration eines Dampfes in einem Mehrkomponenten-Dampf, welcher mindestens zwei Dampfkomponenten umfaßt, wobei dieses System von der Art ist, welches eine Kammer, Mittel zur Injektion einer vorbestimmten Menge dieses Mehrkomponenten-Dampfes in die genannte Kammer, Mittel zur Messung von Primär- und Sekundäreigenschaften dieses Mehrkomponenten-Dampfes und Mittel zum Einordnen der Meßergebnisse von Primär- und Sekundäreigenschaft in ein Rechenmodell enthält, wobei letzteres repräsentativ ist für die Beziehung zwischen diesen zwei Dampfkomponenten bei einer Vielzahl von Konzentrationen jeder dieser zwei Dampfkomponenten und einer Vielzahl dieser Primäreigenschafts-Meßergebnisse, die jeder Konzentration des Komponenten-Dampfes entspricht.
Das System gemäß US-A- 4 363 635 wird verwendet, um die Konzentration von Alkohol in einer Atemprobe zu messen, welche Aceton als zweite Dampf-Komponente enthalten kann. Primärparameter ist die Infrarot-Absorption und Sekundärparameter ist die elektrische Leitfähigkeit einer Taguci-Zelle oder ein Äquivalent davon.
US-A- 2 971 368 offenbart einen Apparat zum Messen der Konzentrationen von Ethylenoxid-und Wasserdämpfen in einem Mehrkomponenten-Dampf, der auch Kohlendioxid enthält. In diesem Fall wird derselbe Parameter, namentlich der Taupunkt, zweimal gemessen, wobei der höhere und der niedrigere Taupunkt diejenigen des Ethylenoxid- und des Wasserdampfes sind. Sofern die Taupunkte visuell ermittelt werden, wird auf ein experimetell ermitteltes Diagramm zur Bestimmung der interessierenden Konzentrationen verwiesen.
Gemäß vorliegender Erfindung ist ein System der in US-A- 4 363 635 beschriebenen Art dadurch charakterisiert, daß die genannten zwei Dampfkomponenten Wasserstoffperoxid-dampf und Wasserdampf sind, und daß die genannten Mittel zur Messung der Primär- und Sekundäreigenschaft Mittel zur Messung des Taupunktes des Mehrkomponenten-Dampfes als der Primäreigenschaft und des Gesamt- Dampfdruckes oder der Gesamt-Dampfmasse oder der thermischen Konduktivität oder der relativen Feuchtigkeit des Wasserdampfes als der Sekundäreigenschaft sind.
Das Mittel zur Einordnung der Meßergebnisse in ein Rechenmodell ist bevorzugt ein Mikroprozessor, der Mittel zur Speicherung des Rechenmodells und Mittel zur Übertragung von Daten vom Meßgerät für Primär- und Sekundäreigenschaft zun Mikroprozessor aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in welchen
Abb. 1 ein Schaubild des erfindungsgemäßen Systems und
Abb. 2 ein Kurvenbild vorherbestimmter Information bezüglich der Beziehung zwischen Wasserstoffperoxid-Konzentration, Wasser-Konzentration und der entsprechenden Taupunkt-Temperatur ist.
Die hauptsächlichen Komponenten der bevorzugten Ausführungsform des Systems 10 der vorliegenden Erfindung sind in Abb. 1 veranschaulicht. Das System enthält eine Sterilisierungskammer 20 und einen Mikroprozessor 30, der einen Eingabe-Abschnitt 31 zur Übertragung von Daten in den Mikroprozessor 30 via Daten-Bus 32 aufweist. Die Ausgabe-Daten des Mikroprozessors 30 auf einem Bildschirm 34 werden durch den Daten-Bus 32 und einen Ausgabe-Abschnitt 33 übertragen. Das System enthält außerdem eine Einspeisung 40 für eine Mehrkomponenten-Flüssigkeit, einen Verdampfer 42 zur Verdampfung der Mehrkomponenten-Flüssigkeit zu einem Mehrkomponenten-Dampf, ein Injektionsventil 44 zur Injizierung der Flüssigkeit in den Verdampfer 42 zur Durchleitung des Dampfes in die Sterilisierungskammer 20, einen Taupunkt-Sensor 22 und einen weiteren Sensor 24 zum Messen einer Sekundäreigenschaft einer der Komponenten des Mehrkomponenten-Dampfes. Ein Manometer 26 und ein Thermometer 28 sollten ebenso vorgesehen werden.
Die Sterilisierungskammer 20 kann irgendeine geeignete bekannte Kammer und braucht kein Druck/Vakuum-Kessel zu sein. Jeder geschlossene oder abschließbare Raum von definiertem Volumen, welcher mit dem besonderen Sterilisiermittel-Dampf verträglich ist, kann genügen. Beispielsweise kann Kammer 20 eine Reinkammer, ein Handschuhkasten, ein Inkubator oder irgendein herkömmlicherer Sterilisator sein, der für Dampfsterilisierung ausgerüstet ist.
Mikroprozessor 30, Eingabe-Abschnitt 31 und Ausgabe-Abschnitt 33 können ebenso jede beliebigen bekannten Komponenten oder ein Computer-System sein, welches Mittel zur Aufnahme, Speicherung und Analyse von Daten und zur Anzeige solcher Daten und der Ergebnisse solcher Analysen aufweist.
Verdampfer 42 sollte aus einem Material konstruiert sein, welches gegenüber den Komponenten von Mehrkomponenten-Flüssigkeit/Dampf verträglich ist. Sofern der Dampf eine Wasserstoffperoxid/Wasser- Mischung ist, kann Verdampfer 42 konstruiert sein aus passiviertem rostfreiem Stahl, Aluminium oder Aluminium-Legierungen, welche mit Wasserstoffperoxid verträglich sind. Der Verdampfer 42 muß eine geheizte Oberfläche 46 aufweisen, die so strukturiert ist, daß der Kontakt mit der injizierten Flüssigkeit gewährleistet ist, um sie zwecks Durchleitung in die Kammer 20 zu verdampfen. Die geheizte Oberfläche 46 kann mittels jeden geeigneten Mittels beheizt werden.
Injektor 44 kann jedes geeignet Ventil, wie beispielsweise ein Dreiweg-Kugelventil sein, welches vorbestimmte Mengen der Mehrkomponentenflüssigkeit in den Verdampfer 42 in der gewünschten Zeit und Rate injizieren kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft in weitem Sinne die Überwachung von Wasserstoffperoxiddampf in Gegenwart zumindest von Wasserdampf. Das System der vorliegenden Erfindung verwendet die Messung des Taupunktes der kombinierten Dämpfe und die Messung mindestens einer Sekundäreigenschaft der Dämpfe oder eines derselben, um daraus die Konzentration des Sterilisiermittel-Dampfes zu bestimmen.
Die Primäreigenschaft, namentlich der Taupunkt, ist stärker von der Wasserstoffperoxid-Konzentration abhängig, als vom Wasserdampf. Die Sekundäreigenschaft kann spezifisch für den Wasserdampf, gleichermaßen oder unterschiedlich sensibel gegenüber beiden Komponenten des Dampfes sein. Druck, Masse und thermische Konduktivität sind im wesentlichen gleichermaßen sensible Eigenschaften, welche als Sekundäreigenschaften im System der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Feuchtigkeit ist ein Beispiel für eine Sekundäreigenschaft, welche für Wasserdampf, die nicht-sterilierende Dampfkomponente des Mehrkomponenten-Dampfes, spezifisch ist.
Zwecks ausführlicher Beschreibung soll das System zur Überwachung der Konzentration eines Sterilisiermittel-Dampfes unter Bezugnahme auf ein solches System beschrieben werden, in dem eine binäre Zusammensetzung von Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;)-Dampf als eines interessierenden Sterilisiermittel-Dampfes und Wasser (H&sub2;0)-Dampf als des anderen, nichtsterilisierenden Dampfes verwendet wird. Das hierin offenbarte Überwachungs-System kann angepaßt werden an eine Anwendung mit Mehrkomponenten-Dämpfen, die aus mehr als zwei kondensierbaren Dämpfen bestehen.
Der Taupunkt ist die Sättigungstemperatur einer gegebenen Konzentration eines kondensierbaren Dampfes. Ein Abfall der Temperatur des Gases unter den Taupunkt führt zur Kondensation einigen Dampfes zur Flüssigkeit. Erhitzen des Dampfes über den Taupunkt hinaus kann die Dampfkonzentration nicht wesentlich ändern, erhöht aber das Sättigungsniveau. Der erhitzte Dampf ist dann nicht mehr gesättigt. Eine höhere Konzentration des Gases wird einen höheren Taupunkt aufweisen.
Der Taupunkt ist zur Bestimmung der Wasserdampf-Konzentration in einem Einzeldampf-System benutzt worden. Wenn ein Mehrkomponenten- Dampf vorliegt, liefert der Taupunkt allein kein eindeutiges Maßsystem für das Dampfgemisch. Wasserstoffperoxid- und Wasserdämpfe sind als kondensierbar bekannt. Die Konzentration des einen beeinflußt, insbesondere in einem geschlossenen System, den Sättigungsgrad des anderen. Zum Beispiel gibt es, wozu auf Abb. 2 Bezug genommen wird, eine enge Beziehung zwischen Wasserstoffperoxiddampf- Konzentration und Taupunkt, soweit die Wasserdampf-Konzentration konstant bleibt. Wenn sich jedoch die Wasserdampf-Konzentration ändert, ändert sich ebenso die Beziehung zwischen Wasserstoffperoxid- Konzentration und Taupunkt. Das Problem ist komplex in Sterilisations-Systemen, weil der Wasserstoffperoxiddampf sich zu Wasserdampf zersetzen kann. Somit sind die relativen Konzentrationen der zwei Dämpfe Gegenstand konstanten Wechsels. Deshalb sind Messungen des Taupunktes oder irgend einer ähnlichen Zusammensetzungs-Eigenschaft von Wasser- und Wasserstoffperoxiddämpfen nicht völlig offenkundige Mittel zur Messung von Wasserstoffperoxid-Konzentrationen.
Wenn jedoch die anerkanntermaßen nicht eindeutige und unsichere Taupunkt-Messung kombiniert wird mit der Messung einer Sekundäreigenschaft, wie der relativen Feuchtigkeit des Wasserdampfes, kann die Wasserdampf-Konzentration bestimmt werden. Die Kenntnis der Wasserdampf-Konzentration kann benutzt werden, um die augenblickliche Wasserstoffperoxid-Konzentration aus Taupunkt-Messungen herzuleiten. Es wird z.B. auf Abb. 2 hingewiesen, gemäß welcher im Bereich des Kurvenbildes um 18ºC Taupunkt und 1.1 mg/l Wasserstoffperoxid-Konzentration der Taupunkt sich um 0.8ºC bei einer Änderung der Wasserstoffperoxid-Konzentration von 0.1 mg/l ändert, aber nur um 0,2ºC bei einer gleichen Änderung der Wasserdampf- Konzentration variiert. Auf einer Massen-Basis ist der Taupunkt etwa vier mal sensibler gegenüber Wasserstoffperoxiddampf als gegenüber Wasserdampf. Auf einer molekularen Basis ist der Faktor acht. Somit können Veränderungen der Wasserstoffperoxid-Konzentration emfpindlich nachgewiesen werden.
Die bevorzugte Ausführungsform des Systems der vorliegenden Erfindung benutzt die Beziehung zwischen der Wasserstoffperoxiddampf- Konzentration, der Wasserdampf-Konzentration und dem Taupunkt, um ein einfaches und akkurates System zur Überwachung der Sterilisiermitteldampf-Konzentration während eines Sterilisations-Cyclus zur Verfügung zu stellen.
Mikroprozessor 30 wird zur Speicherung eines Rechenmodells der vorerwähnten Beziehung benutzt. Eingabe-Abschnitt 31 überträgt über Daten-Bus 32 in bekannter Weise die Daten, die mittels Taupunkt-Sensor 22, Sekundäreigenschafts-Sensor 24, Manometer 26 und Thermometer 28 geliefert wurden. Der Mikroprozessor muß durch geeignete bekannte Mittel programmiert sein, um das Meßergebnis der relativen Feuchtigkeit zur entsprechenden Wasserdampf-Konzentration umzusetzen, welche dann zusammen mit dem Taupunkt-Meßergebnis in das gespeicherte Rechenmodell zum Vergleich eingegeben wird.
Die entsprechende Wasserstoffperoxid-Konzentration wird dann auf Bildschirm 34 sichtbar gemacht.
Das Rechenmodell wird gemäß der unten angegebenen Methode entwickelt. Die Berechnungen basieren auf bekannten Eigenschaften von Wasserstoffperoxid-Wasser-Mischungen. Tabelle I gibt den Gesamt- Dampfdruck über einer flüssigen Lösung von Wasserstoffperoxid und Wasser an. Tabelle II gibt die Dampf-Zusammensetzung über einer flüssigen Lösung von Wasserstoffperoxid und Wasser in einem geschlossenen System an.
Die Dampf-Konzentrationen bei Sättigungs-Temperaturen (Taupunkt) können bestimmt werden durch Kombinieren der Dampfzusammensetzungs-Daten aus Tabelle II mit den Dampfdruck-Daten aus Tabelle I. Zum Beispiel ist gemäß Tabelle II bei 20ºC ein gesättigter Dampf, der zusammengesetzt ist aus 0.138 Molenbruch Wasserstoffperoxid (und damit 0.862 Molenbruch Wasser), im Gleichgewicht mit seinem flüssigen Pendant, das zusammengesetzt ist aus 0.6 Molenbruch Wasserstoffperoxid (und 0.4 Molenbruch Wasser). Gemäß Tabelle I ist bei 20ºC der Dampfdruck über einer Lösung, die aus 0.6 Molenbruch Wasserstoffperoxid (und 0.4 Molenbruch Wasser) zusammengestzt ist, 5.00 mm Hg.
Die ideale Gasgleichung (PV=nRT) kann nun zusammen mit den jeweiligen Molekulargewichten der Dämpfe angewendet werden, um die Konzentration jeder Komponente im Mehrkomponenten-Dampf-Gemisch gemäß folgenden Beziehungen zu berechnen: Tabelle I Gesamt-Dampfdruck (mmHg bzw. Pa × 1/133) von Wasserstoffperoxid-Wasser-Lösungen Molenbruch von Wasserstoffperoxid in Flüssigkeit Tabelle II Dampf-Zusammensetzung (Molenbruch H&sub2;O&sub2;) über Wasserstoffperoxid-Wasser-Lösungen Molenbruch Wasserstoffperoxid in Flüssigkeit
C = w/V = Mn/V = Mp/RT
worin
C = Konzentration des Dampfes (z.B. in mg/l)
w = Masse
V = Volumen
M = Molekulargewicht
n = Anzahl Dampf-Mole
p = Partialdruck des Dampfes
R = Universalgaskonstante und
T = Temperatur des Dampfes (und der Flüssigkeit)
und
p = YP
worin
Y = Molenbruch Dampf und
P = Gesamt-Dampfdruck
In dem oben zum Ausdruck gebrachten Beispiel wird bei 20ºC die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf bestimmt durch die Beziehung MYP/RT, oder Die Konzentration an gesättigtem Wasserdampf wird ebenso bestimmt.
Somit hat ein Dampf, der 1.3 mg Wasserstoffperoxid je Liter und 4.2 mg Wasser je Liter enthält, einen Taupunkt von 20ºC. Dieser Punkt ist in Abb. 2 durch einen Punkt in einem Kreis gekennzeichnet. Andere Beispiele, die für Sterilisations-Bedingungen charakteristisch sind, sind in Tabelle III zusammengestellt. Tabelle III Beispiele ausgewählter Taupunkte und Dampfzusammensetzungen Taupunkt H&sub2;O&sub2;-Dampf Molenbruch Wasserdampf Molenbruch Gesamt-Dampfdruck
Um das Rechenmodell zu vervollständigen, können die Berechnungen für viele Kombinationen von Temperatur, Wasserdampf-Konzentration und Wasserstoffperoxiddampf-Konzentration wiederholt werden. Wie zu ersehen ist, sind die Variablen in obigen beispielhaften Berechnungen der Molenbruch der Wasser- und Wasserstoffperoxiddämpfe, der Gesamtdruck der beiden Dämpfe und die Temperatur. Die Molekulargewichte der Dampfkomponenten für einen besonderen Mehrkomponenten-Dampf, die Universalgaskonstante (0.082 Liter.atm/mol.ºK) und der Umrechnungsfaktor (760 mm Hg/atm) sind bekannt.
Für Bedingungen, die nicht speziell in den Tabellen I und II angegeben sind, kann man zwischen den Zahlenangaben interpolieren. Alternativ können Gleichungen benutzt werden, welche den Dampfdruck und die Zusammensetzung über flüssigen Lösungen der interessierenden Komponenten beschreiben. Für Wasserstoffperoxid- und Wassermischungen sind solche Gleichungen, basierend auf experimentellen Daten, in der bekannten Literatur erhältlich, beispielsweise in Schumb et al., Seiten 225 - 227, zitiert oben in Fußnote 1.
Das Rechenmodell kann benutzt werden zur Berechnung von Konzentrationen der Dampfkomponenten aus Messungen physikalischer Eigenschaften des Dampfes.
Die Messung des Taupunkts allein ist, wie oben festgestellt wurde, nicht ausreichend, um die Konzentration des Wasserstoffperoxiddampfes eindeutig zu bestimmen. Feuchtigkeits-Messungen liefern jedoch ausreichende Information, wenn sie mit der Taupunkt-Temperatur kombiniert werden, um die Konzentration des Wasserstoffperoxiddampfes zu spezifizieren. Für die Berechnung sind Daten der absoluten Feuchtigkeit (Wasser pro Volumeneinheit) erforderlich. Es kann ein Sensor 24 für die relative Feuchtigkeit verwendet werden; mittels der bekannten Beziehung zwischen relativer Feuchtigkeit, Dampftemperatur und absoluter Feuchtigkeit kann dann, wie unten angegeben wird, die Wasserdampf-Konzentration bestimmt werden.
RF = 100% x c/cO
worin
RF = relative Feuchtigkeit (%)
c = Konzentration des Wasserdampfes (z.B. mg/l)
cO = Konzentration des Wasserdampfes in gesättigtem Zustand
Die absolute Feuchtigkeit c wird aus der gemessenen relativen Feuchtigkeit berechnet durch Multiplizieren der relativen Feuchtigkeit RF mit cO/100. Das Sättigungs-Niveau cO muß nun exponentiell zur Temperatur in Beziehung gebracht werden. Z.B.:
cO = e (f - g/T)
worin
e = Basis des natürlichen Logarithmensystems, 2.718
f = Konstante = 19.89 für T = 278 bis 323
g = Konstante 4993 für T = 278 bis 323
T = Temperatur (ºK)
Wenn beispielsweise gemäß Abb. 2 ein von Taupunkt-Sensor 22 erhaltener Taupunkt von 14ºC und ein unabhängiges von Feuchtigkeits- Sensor 24 erhaltenes Feuchtigkeits-Meßergebnis, eine Wasserdampf- Konzentration von 3.9 mg/l anzeigend, mittels geeigneter bekannter Mittel auf Mikroprozessor 30 übertragen und mit dem gespeicherten, durch Abb. 2 repräsentierten Rechenmodell verglichen werden, würde die entsprechende Wasserstoffperoxiddampf-Konzentration, die 0.69 mg/l sein muß, auf Bildschirm 34 angezeigt. In dem Maße, wie der Sterilisations-Cyclus fortschreitet, werden sich Feuchtigkeit und die Taupunkte ändern. Die neuen Daten würden auf Mikroprozessor 30 übertragen und die jeweiligen augenblicklichen Wasserstoffperoxiddampf-Konzentrationen würden angezeigt.
Bildschirm 34 kann mit einem geeigneten Anzeigeinstrument zur Registrierung der sich ändernden Konzentrationen ausgerüstet sein, um eine ständige Anzeige der Sterilisiermitteldampf-Konzentration während des Sterilisations-Cyclus zu gewährleisten.
Die allgemeine Methode zur Berechnung von Wasserstoffperoxiddampf- Konzentrationen aus Messungen von. zwei Eigenschaften erfordert die Kenntnis (z.B. durch vorherige Eichung) der funktionellen Abhängigkeit der Eigenschaften von den Konzentrationen des Wasserstoffperoxids, Wassers und einigen anderen sensiblen Bedingungen. Die gemessenen Meßwerte von Mischungen unbekannter Zusammensetzung können in simultaner Lösung der Meßwert-Funktionen verwendet werden, um eine Quantifizierung der Konzentrationen von Wasserstoffperoxid und Wasserdampf zu ermöglichen.
Es gilt z.B. unter der Annahme, daß die Meßwert-Funktionen von Sensor Y und Sensor Z jeweils linear sind:
Y = a0 + a1 x (H) + a2 x (W)
Z = b0 + b1 x (H) + b2 x (W)
worin
Y = Betrag des Meßergebnisses von Sensor Y
Z = Betrag des Meßergebnisses von Sensor Z
a0, a1, a2 = durch Eichung bestimmte Konstanten
b0, b1, b2 = durch Eichung bestimmte Konstanten
(H) = Konzentration des Wasserstoffperoxiddampfes
(W) = Konzentration des Wasserdampfes
Simultane Lösung dieser Gleichungen für (H) und (W) ergibt:
(H) = (a2 x (Z-b0)-b2 x (Y-a0))/(a2 x b1 - b2 x a1)
(W) = (Y-a0 - a1 x (H))/a2
Beispielsweise sind Masse und Druck lineare Funktionen von Dampf- Konzentrationen. Die Konzentration jeder der Komponenten eines Zweikomponenten-Dampfes kann aus Messungen der Masse von Flüssigkeit, die in ein bekanntes Volumen hinein verdampft wird, und des damit verbundenen Druckanstiegs berechnet werden. Die injizierte Masse in Gramm sei mit Y und der Druckanstig in mmHg sei mit Z bezeichnet. Wenn das Sterilisator-Volumen 50 l ist und die Temperatur 55º beträgt, dann ist
a0 = 0 b0 = 0
a1 = 0.05 b1 = 0.601
a2 = 0.05 b2 = 1.134
und es würden die folgenden Konzentrationen aus der Anwendung der Gleichungen auf die folgenden Meßergebnisse von Y und Z resultieren:
Die Gesamt-Dampfkonzentration kann auch direkt bestimmt werden durch Messung der Masse von Flüssigkeit, die in eine Kammer bekannten Volumens verdampft wird. Druckmessungen können ebenfalls die Gesamt-Dampfkonzentration unter Vakuum-Bedingungen liefern, bei denen Wasser- und Wasserstoffperoxiddampf einen signifikanten Teil des Gesamtdrucks bilden. Messungen der thermischen Konduktivität stellen die Beziehung zur Gesamt-Dampfkonzentration her, wenn thermische Bedingungen und Grundgas-Konzentrationen stabil sind. Somit muß also die gemessene Sekundäreigenschaft nicht die relative Feuchtigkeit sein. Sensor 24 kann ebenso ein Sensor für thermische Konduktivität oder ein Druckventil sein.
Taupunkt-Sensoren zur Messung der Kondensatbildungs-Temperatur sind im Handel erhältlich, ebenso wie Sensoren für relative Feuchtigkeit thermische Konduktivität und Druckventile.
Vorherbestimmte Berechnungen gemäß den oben beschriebenen Methoden können für einen weiten Bereich der Wasserstoffperoxiddampf-Konzentrationen, der Wasserdampf-Konzentrationen, der Taupunkt-Temperaturen, der Dampf-Temperaturen und der Werte der relativen Feuchtigkeit erstellt werden, um ein Rechenmodell zur Verwendung innerhalb eines speziellen Sterilisations-Systems zu entwickeln. Das Rechenmodell kann dann mittels bekannter Mittel in einem Mikroprozessor gespeichert werden zur späteren Anwendung in Verbindung mit Sterilisations-Cyclen zur Überwachung von Wasserstoffperoxiddampf- Konzentrationen während solcher Sterilisations-Cyclen.

Claims

1. System zur Überwachung der Konzentration eines Dampfes in einem mindestens zwei Dampfkomponenten umfassenden Mehrkomponenten- Dampf, enthaltend eine Kammer (20), Mittel (44) zur Injektion einer vorherbestimmten Menge dieses Mehrkomponenten-Dampfes in diese Kammer (20), Mittel (22, 24) zur Messung von Primär- und Sekundäreigenschaften dieses Mehrkomponenten-Dampfes und Mittel (30) zur Einordnung der Primär- und Sekundäreigenschafts-Meßergebnisse in ein Rechenmodell, das repräsentativ ist für die Beziehung zwischen den genannten zwei Dampfkomponenten bei einer Vielzahl von Konzentrationen jeder dieser zwei Dampfkomponenten und bei einer Vielzahl der genannten Primäreigenschafts-Meßergebnisse, die jeder Konzentration des Komponenten-Dampfes entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zwei Dampfkomponenten Wasserstoffperoxiddampf und Wasserdampf sind, und daß die genannten Mittel zur Messung der Primär- und Sekundäreigenschaft Mittel zur Messung des Taupunktes des Mehrkomponenten-Dampfes als der Primäreigenschaft und des Gesamt-Dampfdruckes oder der Gesamt-Dampfmasse oder der thermischen Konduktivität oder der relativen Feuchtigkeit des Wasserdampfes als der Sekundäreigenschaft sind.

2. System gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte mindestens eine zusätzliche Eigenschaft bestimmt wird aus der Beziehung zwischen dem vorbestimmten Volumen von Kammer (20) und der Masse der genannten vorherbestimmten Menge dieses Mehrkomponenten-Dampfes, die in diese Kammer injiziert wurde.

3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel zur Einordnung der Meß-ergebnisse in ein Rechenmodell ein Mikroprozessor (30) ist, der Mittel zur Speicherung des Rechenmodells und Mittel zur Übertragung von Daten vom genannten Mittel (22) zur Messung des Taupunktes und vom genannten Mittel (24) zur Messung der genannten zusätzlichen Eigenschaft auf diesen Mikroprozessor aufweist.

4. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Rechenmodell repräsentiert wird durch eine Vielzahl von Beziehungen zwischen den Wasserstoffperoxid-Konzentrationen und Taupunkt-Temperatur des Mehrkomponenten-Dampfes, wobei jede Beziehung für eine unterschiedliche bzw. konstante Dampf-Konzentration konstruiert ist.