DE60308056T2

DE60308056T2 - Verfahren zur plasmasterilisation von dielektrischen gegenständen mit hohlen teilen

Info

Publication number: DE60308056T2
Application number: DE60308056T
Authority: DE
Inventors: Jerôme Montreal POLLAK; Michel Outremont MOISAN; Bachir Montreal SAOUDI; Zenon Zakrzewski
Original assignee: Valorisation-Recherche LP
Current assignee: Valorisation-Recherche LP
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: ATE337799T1; US20050269199A1; AU2003285251A1; CA2412997A1; WO2004050128A1; DE60308056D1; EP1567200A1; EP1567200B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Sterilisation von Objekten, die Hohlräume enthalten, dielektrisch sind und mit Mikroorganismen und auch mit nicht konventionell übertragbaren Krankheitserregern, wie dem Prionen-Krankheitserreger, verunreinigt sind. Bei der Anwendung dieses Verfahrens werden die verunreinigten Objekte sowie gegebenenfalls eine entsprechende Verpackung, abwechselnd der Nachentladung eines Plasmas und einem elektromagnetischen Feld, das stark genug ist, um im Inneren der Hohlräume ein Plasma zu erzeugen, direkt unterworfen.
Stand der Technik
Üblicherweise wird die Sterilisation chirurgischer Instrumente in Krankenhäusern durch Tränken mit Hilfe antibakteriell und/oder antiviral wirkender Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Glutaraldehyd und Wasserstoffperoxid, durchgeführt.
Andere Verfahren, die allgemein zur Sterilisation verunreinigter Objekte angewendet werden, beruhen auf der Wärmebehandlung der Objekte bei hohen Temperaturen. Diese Verfahren weisen dennoch den Nachteil auf, dass sie die medizinischen oder dentalen Instrumente, die ganz oder teilweise aus einer großen Anzahl an Polymeren bestehen, deutlich schädigen.
Schließlich wurden Sterilisationsverfahren vorgeschlagen, die eine Kombination aus Wärmebehandlung und Behandlung mit einer sterilisierenden Flüssigkeit kombinierten. Neben der größeren Betriebskomplexität, weisen diese Verfahren jedoch den Nachteil auf, dass sie mit einer erhöhten Bearbeitungsdauer einhergehen.
Unlängst wurden neue Sterilisationstechniken mittels Plasma vorgeschlagen. Die Patentanmeldungen EP-A-1181062 und CA-A-2.395.659 beschreiben diese Verfahren sowie die Vorrichtungen, die die Sterilisation medizinischer Objekte durch Anwendung der Nachentladung eines Plasmas, zum Beispiel des Argons oder eines N₂-O₂-Gemisches, ermöglichen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Verfahren und Vorrichtungen besonders zur Sterilisation von Objekten zur Verwendung in der Medizin, wie zum Beispiel Skalpelle oder chirurgische Klammern, ohne Hohlräume, mit einem Durchmesser, der geringer ist als einige Millimeter, und einer Länge über 1 m, geeignet sind.
Diese Verfahren weisen in der Tat hinsichtlich der Desinfektion von Objekten mit tiefen Hohlräumen, wie zum Beispiel Leitungen, begrenzte Anwendungsmöglichkeiten auf. Dies beruht auf dem schlechten hydrodynamischen Leitwert solcher Objekte, der es schwierig macht, in ihnen ein Gas mit hoher Geschwindigkeit zirkulieren zu lassen, was jedoch Bedingung ist für die Verwendung der aktiven Teilchen (Emitter von ultravioletter Strahlung und von Radikalen) mit begrenzter Lebensdauer, die in einer Plasmaquelle außen an der Leitung erzeugt wurden (Nachentladungsverfahren), damit sie in der Lage sind, die Mikroorganismen auf der gesamten inneren Oberfläche einer solchen Leitung zu inaktivieren. Außerdem bedeutet die Behandlung bereits verpackter Objekte mittels Plasma (durch Exposition in der Entladung selbst oder in ihrer Nachentladung) für die Sterilisation eine ganz besondere Einschränkung, die allen derzeit existierenden Sterilisationstechniken gemeinsam ist. In der Tat wird beim Durchgang aktiver Teilchen eines Plasmas oder seiner Nachentladung durch die Verpackung der Strom, der die Oberflächen des zu sterilisierenden Objekts erreichen soll, beträchtlich verringert.
Die Patentschrift US-A-5.393.490 beschreibt ein Verfahren zur Sterilisation von Oberflächen verunreinigter Objekte, indem die elektrisch neutralen Teilchen einer elektrischen Entladung ausgesetzt werden, und zwar unter Aufrechterhaltung des Volumens ohne Lumineszenz und im Wesentlichen feldfrei, durch Einsetzen einer Barriere zwischen die verunreinigten Objekte und die Entladung. Die Barriere (ein Metallgitter) ist für neutrale Teilchen durchlässig und für geladene Teilchen, die der Entladung entstammen, undurchlässig. In diesem Fall ist der Strom, der die verunreinigten Objekte erreicht, kein Plasma mehr, sondern eine Nachentladung. Die Temperatur wird hierbei durch den Einsatz von Kühlsystemen und durch die Wahl des verwendeten Gases oder der verwendeten Gase, die eingesetzt werden, um die Nachentladung zu erzeugen, niedrig gehalten. Die Natur dieser Gase, insbesondere diejenige der Fluorgase, ist oft so, dass ein beschleunigter Abbau der behandelten Objekte vorgesehen ist.
Die Patentschrift US-A-5.302.343 beschreibt ein ähnliches Verfahren zur Sterilisation für die Dekontamination von Oberflächen verunreinigter Objekte, indem sie neutralen sterilisierenden Teilchen ausgesetzt werden.
Die Patentschrift US-A-6.589.481 beschreibt die Verwendung eines Pumpsystems für die Sterilisation des Lumens in Gegenwart von Peroxid.
Die Patentschrift US-A-3.948.601 beschreibt eine reine Nachentladungsbehandlung des inneren und äußeren Teils eines verunreinigten Objekts.
Die internationale Anmeldung WO02070025 beschreibt ein Verfahren zur Sterilisation mittels Plasma, wobei die verunreinigten Objekte in einer Kammer mit atmosphärischem Druck platziert werden.
Folglich bedarf es eines Verfahrens zur Sterilisation ohne wenigstens eine der Einschränkungen der früheren Verfahren, das insbesondere die Durchführung einer sicheren schnellen preisgünstigen und/oder höchst effizienten Sterilisation in Bezug auf ihre Zweckbestimmtheit erlaubt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 stellt ein Gerät zur Sterilisation mittels Plasma gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Sterilisation verläuft in zwei Schritten, wobei die Reihenfolge unterschiedlich sein kann: Schritt 1 entspricht der Sterilisation des Äußeren eines hohlen Rohrs, während Schritt 2 der Sterilisation des Inneren eines hohlen Rohrs, in dem ein Gas zirkuliert, entspricht; in diesem Fall wird der Behälter, in dem sich das hohle Rohr befindet, reduziertem Druck ausgesetzt: hier zirkuliert kein Gas. Die grau eingefärbten Teile sind mit einem Gas gefüllt, welches in der Lage ist, ein Plasma zu erzeugen, und die nicht eingefärbten Teile sind unter Vakuum. Der Durchfluss der verwendeten Gase wird mit Hilfe von Durchflussmessern kontrolliert.
2 stellt eine andere Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In Schritt 2, der in diesem Fall der Sterilisation des Inneren eines hohlen Rohrs entspricht, ist das Ende des zu sterilisierenden hohlen Rohrs, das einem Oberflächenwellen-Erreger gegenüber liegt, frei (ohne Endstück). Die Evakuierung der Gase des Plasmas erfolgt über dieselbe Öffnung, die bei der Nachentladung verwendet wird. Die grau eingefärbten Teile sind mit einem Gas gefüllt, welches in der Lage ist, ein Plasma zu erzeugen, und die nicht eingefärbten Teile sind unter Vakuum. Der Durchfluss der verwendeten Gase wird mit Hilfe von Massendurchflussmessgeräten kontrolliert.
3 stellt einen Aufbau nach einer Ausführungsform der Erfindung dar, der die Ausbreitung einer Oberflächenwelle zur Erzeugung eines Plasmas im Inneren eines hohlen Rohrs aus dielektrischem Material verwendet, ohne dass dieses Rohr durch die Wärme beschädigt wird, indem die Temperatur des Gases durch Beeinflussung der Zeit, während der die elektromagnetische Welle in der gasförmigen Entladung erzeugt wird, kontrolliert wird.
4 stellt den Impuls in dem Intervall dar, das den Oszillator steuert, der wiederum den Verstärker versorgt, der die elektromagnetische Leistung erzeugt, die zur Erzeugung der elektrischen Entladung nötig ist.
5 zeigt eine Form, wie die sterilisierende Wirkung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht verifiziert werden kann, indem ein Abschnitt eines dünnen Rohrs aus Teflon^TM in das Innere des Entladungsrohrs eingebracht wird. Dieser Abschnitt wurde zuvor mit 50 μl einer Suspension, die 10⁶ Sporen von B.subtilis enthält, verunreinigt.
6A stellt ein Anwendungsprinzipschema eines linearen geometrischen Einkopplers dar, um ein Entladungsrohr, das mit ihm kolinear ist und so wie in der Veröffentlichung von G. Sauvé, M. Moisan, Z. Zakrzewski, C. B. Bishop, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 43, 248-256 (1995) beschrieben ist, zu speisen.
6B stellt die Verteilung der mit der Verwendung des Einkopplers in 6A verbundenen Leistungen dar.
7A zeigt einen speziellen Typ des linearen Einkopplers, ein dreischichtiges System, gemäß dem schematischen Prinzip in 6A, aber speziell dafür ausgelegt, mehrere hohle Rohre gleichzeitig zu sterilisieren. In diesem Beispiel arbeitet die Vorrichtung bei einer Frequenz von 915 MHz. Die Figur stellt eine erfindungsgemäße Versuchsvorrichtung dar, wobei ein dreischichtiger Einkoppler eingesetzt wird. Das Element (1) stellt einen Hochfrequenzgenerator HF dar, (2) eine angelegte Ladung, (3) einen Zirkulator, (4) eine bidirektionale Leitung, (5) ein Flip-Flop (Schalter), (6) ein Bolometer, (7) eine Gasflasche, (8) ein System zur Trennung des Gasstromes, (9) einen Kurzschlusskolben zum Impedanzabgleich, (10) einen dreischichtigen Einkoppler und (11) ein Pumpsystem.
7B stellt einen Querschnitt durch den in 7A abgebildeten dreischichtigen Einkoppler dar, mittels Bezugsziffer 10 mit den Distanzstücken aus Teflon^TM, die die nicht abgebildeten Rohre stützen, mit (21), das eine Metallplatte darstellt, (22) einem zentralen Leitungsband, (23) einem Stecker N, (24) einem Distanzstück aus Metall, (25) einem Distanzstück aus Teflon^TM, (26) einer Leistungszuleitung, (27) einer Ableitung für angelegte Ladungen und (28) einer Ableitung für einen Kurzschlusskolben zum Impedanzabgleich.
7C stellt eine Draufsicht der Vorrichtung in 7A und in 7B dar, wobei die oberste Schicht des dreischichtigen Systems entfernt wurde.
7D stellt eine Seitenansicht ohne die Rohre und ohne die Distanzstücke dar.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Sterilisation verunreinigter Objekte mit Hohlräumen zur Verfügung. Das Verfahren weist mindestens einen Schritt auf, in welchem die Anwesenheit eines elektromagnetischen Feldes, welches entweder durch Ausbreitung einer Oberflächenwelle an sich oder äußerlich angewandt, in den Hohlräumen des verunreinigten Objekts ein Plasma erzeugt. Die Behandlung kann mit der sterilisierenden Behandlung einer Nachentladung eines Plasmas kombiniert werden. Die Sterilisation verunreinigter Objekte, die auf diese Weise behandelt wurden, bietet insbesondere den Vorteil, dass sie sehr wirksam durchgeführt werden kann und die behandelten Objekte nicht zersetzt werden.
ALLGEMEINE DEFINITION DER ERFINDUNG
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren zur Sterilisation eines verunreinigten Objekts, das dielektrisch ist und mindestens einen Hohlraum aufweist. Dieses Verfahren weist mindestens einen Schritt auf, wobei ein elektromagnetisches Feld, das stark genug ist, um im Inneren eines in den Hohlraum oder die Hohlräume des verunreinigten Objekts eingeleiteten Gases oder Gasgemisches ein Plasma zu erzeugen, direkt vom Äußeren des verunreinigten Objekts an den oder die Hohlräume angelegt oder innerlich im Hohlraum oder in den Hohlräumen des verunreinigten Objekts erzeugt wird. Durch dieses Verfahren lassen sich ebenfalls mehrere verunreinigte Objekte gleichzeitig behandeln.
Als Beispiel eines elektromagnetischen Feldes, das direkt vom Äußeren angelegt wird, kann der Fall der linearen Einkoppler angeführt werden.
Als Beispiel eines elektromagnetischen Feldes, das innerlich in den hohlen Flächen erzeugt wird, kann ein Feld aufgeführt werden, das an Oberflächenwellen gebunden ist, die sich auf Grund des Plasmas ausbreiten, das an der ganzen Länge des Objekts, dessen Inneres sterilisiert werden soll, erzeugt wurde.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird als Oberflächenwelle eine Welle bezeichnet, wobei der Ausbreitungsträger ein dielektrisches Medium oder mehrere dielektrische Medien ist (sind). Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zwei dielektrische Medien beteiligt, dasjenige des hohlen Objekts und dasjenige, welches das Plasma selbst ausmacht. In der Tat kann Letzteres wirklich als dielektrisches Medium betrachtet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Objekt, das dielektrischer Natur ist, als ein Material bezeichnet, das pauschal sehr schwache elektrische Leitfähigkeit besitzt, für elektromagnetische Felder (EM) durchlässig ist und so beschaffen ist, dass es sich unter Beanspruchung nicht wesentlich erwärmt.
Unter den unerwünschten Mikroorganismen, die folglich einer Beseitigung zugänglich sind, können Viren, Sporen, Bakterien, Pilze, Schimmel und Prionen erwähnt werden.
Bei der Anwendung dieses Verfahrens werden die verunreinigten Objekte, sowie gegebenenfalls auch die entsprechende Verpackung, abwechselnd einer Nachentladung eines Plasmas und einem elektromagnetischen Feld, das stark genug ist, um im Inneren der Hohlräume ein Plasma zu erzeugen, direkt ausgesetzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, handelt es sich bei dem elektromagnetischen Feld um dasjenige einer Oberflächenwelle, die sich zugleich über das Innere und das Äußere des hohlen Rohrs des verunreinigten Objekts ausbreitet, und zwar auf Grund des Plasmas, das sie im Inneren des hohlen Rohrs erzeugt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform, wird das elektromagnetische Feld im Inneren des Hohlraums oder der Hohlräume des verunreinigten Objekts vom äußeren Teil des verunreinigten Objekts aus angelegt. Dies wird zum Beispiel mit Hilfe eines linearen Einkopplers erzielt.
Vorzugsweise bestehen die Wände und die Volumenmasse des Hohlraums oder der Hohlräume des verunreinigten Objekts im Wesentlichen aus einem dielektrischen Material.
Zweckmäßigerweise können die Hauptschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt zusammengefasst werden:

– a) der Hohlraum oder die Hohlräume eines verunreinigten Objekts werden direkt einer Sterilisation durch ein Plasma unterworfen, das durch mindestens ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, vorzugsweise durch das einer elektromagnetischen Oberflächenwelle, die sich über die inneren und äußeren Oberflächen des Hohlraums oder der Hohlräume ausbreitet; in diesem Fall ist das Äußere des hohlen Rohrs, bevorzugt unter einem so genannten Primärplasma, d.h. mit einem zwischen 1,33 und 6,67 Pa (10 bis 50 m Torr) schwankenden Wert; und
– b) das verunreinigte Objekt, bevorzugt auf jeden Fall sein Äußeres, wird einer Sterilisation durch eine Nachentladung unterworfen, die durch einen Plasmagenerator erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Sterilisation eines verunreinigten Objekts, das dielektrisch ist und mindestens einen Hohlraum enthält. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass:

a) aus einem Gas oder einem Gasgemisch und einem elektromagnetischen Feld ein Plasma erzeugt wird;
b) das Äußere des Objekts mittels einer Nachentladung des Plasmas behandelt wird; und
c) der Hohlraum des Objekts mittels einer Entladung des Plasmas behandelt wird, wobei die Entladung im Inneren des Hohlraums erzeugt wird,

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Sterilisation eines verunreinigten Objekts, das dielektrisch ist und einen Hohlraum aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

a) aus einem Gas oder einem Gasgemisch und einem elektromagnetischen Feld ein erstes Plasma erzeugt wird;
b) das Äußere des Objekts mit einer Nachentladung des Plasmas behandelt wird;
c) aus einem Gas oder einem Gasgemisch und einem anderen elektromagnetischen Feld ein zweites Plasma erzeugt wird;
d) der Hohlraum des Objekts mittels einer Entladung des zweiten Plasmas behandelt wird, wobei die Entladung im Inneren des Hohlraums erzeugt wird.

Der Schritt (c) wird vor oder nach dem Schritt (a) und/oder dem Schritt (b) durchgeführt, und der Schritt (d) wird nach dem Schritt (c) durchgeführt.
Ein Plasma ist ein in der Regel gasartiges Medium, in welchem elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen und Ionen zu finden sind, in welchem aber auch elektrisch neutrale Teilchen vorhanden sind. Ein Plasma kann erhalten werden, indem das Gas einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, das stark genug ist, um in dem Gas eine elektrische Entladung aufzubauen. Die in der Nachentladung enthaltenen Teilchen sind durch einen Gasstrom dorthin transportiert worden, der aus dem Bereich stammt, wo das Plasma erzeugt wird. Die Rekombination von Ionen und Elektronen zu neutralen Teilchen läuft extrem schnell ab, schneller als die Zeit, die die Teilchen brauchen, um in den Bereich der Nachentladung zu gelangen. Folglich bleiben im Wesentlichen zum Schluss nur mehr neutrale Teilchen übrig, die in ihrem Grundzustand oder angeregt, einschließlich in ihrem ionisierten Zustand, vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur zur Sterilisation eines verunreinigten Objekts, das mindestens einen Hohlraum aufweist, angewendet werden, sondern auch für seine Verpackung, wobei das Verfahren dann die folgenden Schritte umfasst, die bestehen aus:

a) der Hohlraum oder die Hohlräume der Objekte werden einer Sterilisation durch ein Plasma unterworfen, das direkt in dem Hohlraum oder den Hohlräumen durch eine elektromagnetische Oberflächenwelle erzeugt wird, die sich auf den inneren und äußeren Oberflächen des Hohlraums oder der Hohlräume erstreckt;
b) das verunreinigte Objekt wird einer Sterilisation unterworfen, die durch eine Nachentladung durchgeführt wird;
c) die Verpackung wird einer Sterilisation unterworfen, die durch eine Nachentladung durchgeführt wird; und
d) das hohle sterilisierte Objekt wird in der sterilisierten Verpackung in ein steriles Medium eingebracht.

Die Schritte a), b) und c) können in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden, einer nach dem anderen oder gleichzeitig.
Die gemeinsame Sterilisation eines verunreinigten Objekts und seiner in Größe und Form angepassten Verpackung, wird vorzugsweise in einem Sterilisationsbehälter durchgeführt, der mit einer Vorrichtung, die die Erzeugung einer Nachentladung mittels Plasma ermöglicht, sowie einer Vorrichtung, die die Erzeugung einer elektromagnetischen Oberflächenwelle in den hohlen Bereichen des verunreinigten Objekts ermöglicht, ausgestattet ist. Die zu Beginn in dem Behälter enthaltene Luft wird günstigerweise evakuiert, bis ein reduzierter Druck erhalten wird, der vorzugsweise zwischen 1,33 und 6,67 Pa (10 und 50 m Torr) liegt.
Nach diesem Schritt folgt die Sterilisation des verunreinigten Objekts mittels einer Sterilisation durch Nachentladung. Danach folgt ein Schritt, wobei die Verpackung einer Sterilisation mittels Nachentladung unterworfen wird, und anschließend folgt ein Schritt, in dem der innere Teil oder die inneren Teile des hohlen verunreinigten Objekts einer Sterilisation mit Hilfe des Plasmas unterworfen werden, das durch die elektromagnetische Oberflächenwelle erzeugt wird, die sich bevorzugt über die gesamte Länge der Leitung ausbreitet. Diese verschiedenen Schritte können in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu besonders vorteilhaften Ergebnissen, wenn es sich bei dem verunreinigten Objekt um eine hohle zylinderförmige Leitung handelt. Die Maße des Zylinders werden zweckmäßigerweise so gewählt, dass das Verhältnis, das man erhält, wenn man die Länge des Zylinders, der das verunreinigte Objekt darstellt, durch den Durchmesser des Zylinders teilt, zwischen 5·10³ und 0,3·10³ liegt.
Die Sterilisation mittels Nachentladung wird gemäß einem der Verfahren durchgeführt, die in der europäischen Anmeldung EP-A-1181062, und zwar in den entsprechenden Ansprüchen, sowie in der internationalen Anmeldung WO 2004011039, und zwar in den entsprechenden Ansprüchen, beschrieben wird.
Diese Art der Entladung entspricht günstigerweise einem Plasma, das sterilisierende Teilchen enthält, die in situ erzeugt werden, indem sie einem Gasstrom, der zwischen 0,5 und 20 % atomaren Sauerstoff enthält, und einem elektrischen Feld, das stark genug ist, um das Plasma zu erzeugen, unterworfen werden. Durch die sterilisierenden Teilchen können Mikroorganismen zerstört werden. Es muss festgestellt werden, dass das Gas vor seinem Durchfluss durch das elektrische Feld keinerlei biozide Eigenschaften aufweist, und dass der Prozentanteil an atomarem Sauerstoff in dem Gasstrom so eingestellt wird, dass eine ultraviolette Strahlung maximaler Intensität erhalten wird. Bevorzugt findet die Exposition im Bereich der Nachentladung oder in dem Bereich, wo das Plasma angeregt wird, statt.
Das elektrische Feld der Entladung wird dann günstigerweise durch eine Mikrowellenentladung erzeugt, und die sterilisierenden Teilchen umfassen insbesondere Photonen, Radikale, Atome und/oder Moleküle.
Zweckmäßigerweise umfasst der verwendete Gasstrom zusätzlich zu atomarem Sauerstoff noch Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickoxide, Luft und ihre Gemische.
Gemäß einer anderen Variante, enthält der Gasstrom zusätzlich zu atomarem Sauerstoff noch Stickstoff, Argon und ihre Gemische, wobei der Anteil an Sauerstoff in dem Gasstrom vorzugsweise zwischen 2 und 5 % schwankt.
Die Temperatur in der Nachentladung beträgt vorzugsweise genau 50 °C oder weniger. Diese Behandlung der Nachentladung wird, gleich ob dies auf eine vereinzelte oder wiederholte Art und Weise stattfindet, in einem sequentiellen Verfahren in mehreren Schritten durchgeführt.
Die bei der Nachentladung denkbaren Schritte umfassen insbesondere ein in einem kontinuierlichen elektrischen oder elektromagnetischen Feld pulsierendes Gas, ein in einem kontinuierlichen Gasstrom pulsierendes Feld, ein in einem pulsierenden Feld synchron pulsierendes Gas, einen Gasaustausch, oder eine Mischung dieser Schritte.
Eine Vorrichtung zur Sterilisation, die es ermöglicht, eine solche Sterilisation mittels Nachentladung durchzuführen, wird ebenfalls in der Patentanmeldung EP-A-1181062 beschrieben, wobei eine Plasmaquelle enthalten ist, die an eine Sterilisationskammer durch ein Entladungsrohr gekoppelt ist, in welches ein Gas oder ein Gasgemisch injiziert wird, wodurch letztendlich das Plasma erzeugt wird, wobei die Kammer ein zu sterilisierendes Objekt und eine Vakuumpumpe enthält, mit deren Hilfe das Gas in die Kammer eingeleitet wird und deren Aufgabe es ist, dort einen verminderten Druck aufrecht zu erhalten. Die Plasmaquelle enthält einen Einkoppler für das EM Feld etwa einen Surfatron oder Surfaguide. Die Sterilisationskammer ist vollständig oder teilweise zum Beispiel aus Pyrex^TM oder Aluminium gefertigt.
Ein noch wirksameres Verfahren zur Sterilisation verunreinigter Objekte mittels Nachentladung wird in der oben genannten Anmeldung WO-A-2004011039 beschrieben.
Dieses Verfahren wird in einem Sterilisationsbehälter durchgeführt, der mit mindestens einer Entladungsleitung ausgestattet ist, wobei die Entladungsleitung(en) in den Sterilisationsbehälter führt (führen) und durch einen flüssigen oder gasförmigen Stromfluss versorgt wird (werden), die verunreinigten Objekte werden in dem Sterilisationsbehälter der Wirkung der sterilisierenden Teilchen unterworfen, die in einem Bereich der Nachentladung oder in einem Bereich vorhanden sind, wo ein erzeugtes Plasma auf Niveau der Entladungsleitung(en), angeregt wird, indem ein gasförmiger Stromfluss einem elektrischen Feld unterworfen wird und das Verhältnis R = (SCD)/(SCS) die Beziehung 0,05 < R < 0,70 erfüllt, wobei (SCD) den Abschnitt der Entladungsleitung, der mit dem Sterilisationsbehälter in Kontakt steht, oder die Summe der Abschnitte der Entladungsleitung(en) und (SCS) den Abschnitt der Sterilisationskammer darstellt.
Die strukturellen Merkmale des Sterilisationsbehälters sind vorzugsweise so gewählt, dass R die Beziehung 0,09 ≤ R ≤ 0,60, stärker bevorzugt 0,15 ≤ R ≤ 0,5 erfüllt. Gemäß einer besonders interessanten Ausführungsform für 0,2 ≤ R ≤ 0,40 liegt R vorzugsweise nahe um 0,25 herum.
Das elektrische Feld, das das Plasma erzeugt, ist günstigerweise ein Hochfrequenzfeld, in dem die Frequenz üblicherweise zwischen 10 MHz und 3 GHz liegt, und die zwischen 100 und 2.450 MHz variiert. Gemäß einer noch vorteilhafteren Ausführungsform liegt die Frequenz zwischen 200 und 915 MHz.
Der gasförmige zugeführte Stromfluss kann durch die Regelung des Durchflusses und/oder des Gasdrucks in dem Behälter so eingestellt werden, dass eine ultraviolette Strahlung (UV) maximaler Intensität erhalten wird. Er ist günstigerweise so gewählt, dass sein Durchfluss zwischen 50 und 3.000 cm³ pro Minute beträgt.
Der im Inneren des Sterilisationsbehälters erzeugte Druck liegt zwischen 13,3 und 1330 Pa (0,1 und 10 Torr).
Der zugeführte Gasstrom enthält günstigerweise Argon, und der im Inneren des Sterilisationsbehälters erzeugt Druck liegt zwischen 13,3 und 533 Pa (0,1 und 4 Torr).
Gemäß einer anderen Variante enthält der Gasstrom Stickstoff und molekularen Sauerstoff, und der im Inneren des Sterilisationsbehälters erzeugte Druck liegt zwischen 133 und 1070 Pa (1 und 8 Torr).
Der eingespeiste Gasstrom weist mindestens einen Bestandteil auf, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus molekularem Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gasen der Formel NO_x, wobei x einer ganzen Zahl entspricht, die aus der aus 1, 2 oder 3 bestehenden Gruppe ausgewählt wird, Luft und den Gemischen von mindestens zwei oder mehr der letztgenannten besteht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält der eingespeiste Gasstrom molekularen Sauerstoff. Vorzugsweise enthält der Gasstrom mindestens 0,10 % molekularen Sauerstoff, vorteilhafter mindestens 0,04 % molekularen Sauerstoff.
Gemäß einer anderen interessanten Variante enthält der eingespeiste Gasstrom zusätzlich zu molekularem Sauerstoff noch mindestens zwei weitere Gase.
Folglich können zusätzlich zu molekularem Sauerstoff mindestens drei weitere Gase in dem eingespeisten Gasstrom enthalten sein, wie zum Beispiel Stickstoff, Argon und Helium oder auch Stickstoff, Argon und Stickstoffdioxid oder auch noch molekularer Sauerstoff, Stickstoff, Xenon oder Krypton.
Der Durchfluss des eingespeisten Gases liegt standardmäßig zwischen 10 und 5.000 cm³ pro Minute, vorzugsweise liegt der Durchfluss zwischen 50 und 3.000 cm³ pro Minute.
Wenn der Gasstrom aus NO₂, Stickstoff oder einem Sauerstoff-Stickstoff Gemisch besteht, liegt der im Inneren des Sterilisationsbehälters erzeugte Druck zwischen 267 und 1070 Pa (2 und 8 Torr).
Zur Erläuterung weist der Gasstrom folgende Zusammensetzung auf:

– 0,04 bis 30 % O₂;
– 0,05 bis 99,91 % Stickstoff; und
– 0,05 bis 99,91 % Argon.

Der Gasstrom weist auch folgende Zusammensetzung auf:

– 0,04 bis 30 % O₂;
– 0,05 bis 99,91 % Stickstoff; und
– 0,05 bis 99,91 % Krypton.

Oder der Gasstrom weist auch folgende Zusammensetzung auf:

– 0,04 bis 99,90 % O₂;
– 0,05 bis 99,91 % Stickstoff; und
– 0,05 bis 99,91 % Xenon; oder
– 0,05 bis 99,91 % Neon.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Gasstrom folgende Zusammensetzung auf:

– 0,04 bis 98,5 % O₂;
– 0,05 bis 99,6 % Stickstoff;
– 0,05 bis 99,6 % Xenon; und
– 0,05 bis 99,6 % Neon.

Der Gasstrom enthält vorzugsweise 0,1 bis 10 % O₂, stärker bevorzugt enthält er 0,2 bis 5 % O₂.
Unter den sterilisierenden Teilchen, die folglich in der Nachentladung entstehen, können Photonen, Radikale, Atome und/oder Moleküle genannt werden. Die Population an Photonen und/oder Radikalen ist erheblich und kann sogar die Mehrheit ausmachen.
Gemäß einer weiteren interessanten Variante des Sterilisationsschrittes, der mittels Nachentladung durchgeführt wird, werden die verunreinigten Objekte in einem Sterilisationsbehälter einem Plasma ausgesetzt, das in mindestens einer Entladungsleitung, die in den Behälter mündet, erzeugt wird, ausgehend von einem N₂-Gasstrom, wobei das Plasma sterilisierende Teilchen enthält, die erzeugt werden, wenn der Gasstrom einem elektrischen Feld unterworfen wird, das stark genug ist, um das Plasma zu erzeugen. Dieses Verfahren umfasst, dass die verunreinigten Objekte sterilisierenden Teilchen ausgesetzt werden, wobei diese Exposition in einem Bereich der Nachentladung oder in einem Bereich stattfindet, wo das Plasma angeregt wird, und dadurch gekennzeichnet ist, dass:

– der Prozentanteil an molekularem Sauerstoff in dem N₂-Gasstrom auf einen Gehalt x an molekularem Sauerstoff so eingestellt wird, dass 0 < x < 0,5 (wobei x vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 % variiert), vorzugsweise durch Regelung des Durchflusses und/oder durch Regelung des Gasdrucks in dem Behälter, so dass eine ultraviolette Strahlung maximaler Intensität erhalten wird;
– der molekulare Sauerstoff zumindest teilweise in atomaren Sauerstoff umgewandelt wird; und
– der Abschnitt der Entladungsleitung bei seinem Eingang in die Sterilisationskammer (SCD) und der der Sterilisationskammer (SCS) die Beziehung 0,05 < (SCD)/(SCS) < 0,7 erfüllen,

Als Variante für die Erzeugung einer Nachentladung, welche im Rahmen des Einsatzes des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens zur Sterilisation Anwendung findet, kann aufgeführt werden, dass verunreinigte Objekte einem Plasma ausgesetzt werden, das in mindestens einer Entladungsleitung erzeugt wird, die in einen Sterilisationsbehälter führt, und das von einem Gasstrom aus, der mindestens eines der Gase der Gruppe enthält, die aus Sauerstoff und den Edelgasen wie Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon bestehen. Das Plasma enthält sterilisierende Teilchen, die erzeugt werden, wenn der Gasstrom einem elektrischen Feld unterworfen wird, das stark genug ist, das Plasma zu erzeugen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

– der Gasstrom vorzugsweise durch Regelung des Durchflusses und/oder durch Regelung des Gasdrucks in dem Behälter so eingestellt wird, dass eine ultraviolette Strahlung maximaler Intensität erhalten wird; und
– der Abschnitt der Entladungsleitung bei seinem Eingang in die Sterilisationskammer (SCD) und der der Sterilisationskammer (SCS) die Beziehung 0,05 < (SCD)/(SCS) < 0,7 erfüllen.

Die Temperatur in dem Sterilisationsbehälter beträgt dann günstigerweise 60 °C oder weniger, und vorzugsweise liegt diese Temperatur bei circa 30 °C. Das Objekt wird zwischen 10 Minuten und 4 Stunden der Nachentladung unterworfen.
Dieser Behandlungsschritt mittels Nachentladung kann auf vereinzelte oder wiederholte Weise in einem sequentiellen Vorgang in mehreren Schritten durchgeführt werden, zum Beispiel, indem ein pulsierendes Gas in einem konstant angelegten elektrischen oder elektromagnetischen Feld verwendet wird, ein elektrisches pulsierendes Feld in einem kontinuierlich fließenden Gas verwendet wird, ein pulsierendes Gas in einem synchron pulsierendem elektrischem Feld verwendet, ein Gasaustausch; oder eine Kombination dieser Schritte verwendet wird.
Das Verfahren wird günstigerweise in einer Vorrichtung, wie es in den 1 bis 13 der internationalen Anmeldung WO-A-2004011039 abgebildet ist, eingesetzt. Es umfasst eine Plasmaquelle, die an eine der Wände der Sterilisationskammer durch mindestens ein Entladungsrohr gekoppelt ist, in welche ein Gas oder ein Gasgemisch injiziert wird, das letztendlich das Plasma erzeugt, wobei die Kammer die zu sterilisierenden Objekte und eine Vakuumpumpe enthält, um die Gase in die Kammer einzuleiten und dort einen verminderten Druck aufrecht zu erhalten. Die Plasmaquelle enthält einen Einkoppler des elektrischen Feldes, und das Verhältnis R erfüllt die Beziehung 0,05 < R < 0,7. Der Einkoppler des elektrischen Feldes ist beispielsweise ein Surfatron oder ein Surfaguide.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein N₂-O₂-Gemisch zur Erzeugung der Nachentladung verwendet, die zu einer hervorragenden Gleichmäßigkeit bei der Verteilung der aktiven Teilchen in dem Sterilisationsbehälter führt.
In dem Schritt, wobei das verunreinigte Objekt einer Nachentladung unterworfen wird, ist dieses Objekt günstigerweise eine hohle Leitung, die mindestens zwei freie Enden aufweist, wobei jedes Ende mit einem Endstück versehen und so in dem Sterilisationsbehälter positioniert ist, dass das erste Endstück mit einem Oberflächenwellen-Erreger in Kontakt steht und so, dass das zweite Endstück mit einem Pumpsystem verbunden ist, das die Abgase der Entladung und gegebenenfalls Teile von Mikroorganismen, die in die gasförmige Phase übergegangen sind, aus dem Sterilisationsbehälter saugt.
Das Verfahren liefert besonders interessante Ergebnisse bei der Dekontamination von Endoskopen, Kathetern und allgemein bei hohlen Leitungen mit parallelen Achsen, die in einer zylinderförmigen oder oblaten Hülle angeordnet sind.
Die Parameter des nutzbaren Kreisprozesses der elektromagnetischen Leistung (nachstehend EM genannt), die im Laufe der Sterilisation erzeugt wird, zum Beispiel während und nach der Betriebszeit des Geräts, werden günstigerweise so eingestellt, dass eine Beschädigung der Wand des Leitungskanals durch Erwärmung vermieden wird.
Der nutzbare Kreisprozess der EM Leistung (von einer Oberflächenwelle) ist bezüglich eines Wertes eingestellt, der zwischen 1 und 100 % liegt.
Die Behandlungszeit des Hohlraums oder der Hohlräume mittels einer elektromagnetischen Oberflächenwelle liegt vorzugsweise zwischen 45 und 120 Minuten, vorzugsweise liegt die Behandlungszeit bei circa 60 Minuten, und/oder die Temperatur in dem hohlen Rohr liegt zwischen 30 und 60 Grad Celsius, vorzugsweise liegt sie zwischen 30 und 45 Grad Celsius.
Die Erregungsfrequenz des Plasmas, das in dem Hohlraum oder in den Hohlräumen des verunreinigten Objekts erzeugt wird, liegt zwischen 10 kHz und 10 GHz, vorzugsweise liegt diese Frequenz zwischen 1 MHz und 2500 MHz.
Die Verpackung, die ebenso wie die Leitung in dem Behälter angeordnet wurde, wird an einem Ende offen gelassen und einer Sterilisation mittels Nachentladung oder mittels Oberflächenwellen unterworfen. Die offene Seite der Verpackung wird dann vorzugsweise zu der Plasmaquelle hin ausgerichtet, die die Nachentladung erzeugt.
Nach Beendigung der Sterilisation des verunreinigten Objekts wird das Objekt unter Aufrechterhaltung einer sterilen Atmosphäre in die Verpackung übergeführt, die sich in dem Behälter befindet.
Zweckmäßigerweise wird nun die Verpackung, die das Objekt enthält, im selben Sterilisationsbehälter versiegelt, zum Beispiel mittels thermischem Schweißverfahren.
Das verunreinigte Objekt und/oder die Verpackung wird/werden vorzugsweise auf herausnehmbaren Unterlagen angeordnet, die unabhängig in dem Sterilisationsbehälter positioniert werden können. Die Position der Unterlagen wird unter Umständen im Laufe des Verfahrens in der Höhe und seitlich verändert, je nach den Anforderungen der Sterilisationsschritte und abhängig von Größe und Form der zu dekontaminierenden Objekte.
Zum Beispiel kann ein Oberflächenwellen-Generator des Typs SURFAGUIDE verwendet werden, so wie er von der Gesellschaft Air Liquide, unter Verweis auf UPAS, auf den Markt gebracht wird.
Unter diesen Umständen werden die Vorgänge der Umplatzierung der Objekte und/oder der Stützen im Inneren des Sterilisationsbehälters in einer sterilen Atmosphäre mit Hilfe eines Gelenkarms durchgeführt, der von außen gesteuert wird.
Der elektromagnetische Oberflächenwellen-Erreger wird an einem Ende der zu sterilisierenden Leitung(en) oder koaxial zu der Leitung, an allen Stellen entlang dieses Objekts, angeordnet.
Der Einkoppler des elektromagnetischen Feldes kann ein kapazitiver Einkoppler sein.
Der kapazitive Einkoppler des EM Feldes kann dann durch parallele Leitungsschichten dargestellt werden, wobei die parallelen Schichten mit einem dielektrischen Material beschichtet sein können, die auf beiden Seiten an dem zu dekontaminierenden Objekt angeordnet sind, wobei die parallelen Schichten günstigerweise durch einen EM Leistungsgenerator versorgt werden.
Der Einkoppler des elektromagnetischen Feldes besteht günstigerweise aus Windungen, die in der dielektrischen Leitung ein elektromagnetisches Feld erzeugen, wobei dieses Feld die Erzeugung eines Plasmas in den Hohlräumen des zu sterilisierenden Objekts induziert.
Die Außenseiten der hohlen Leitung(en), auf die die hohlen Endstücke aufgesetzt wurden (wodurch sie nicht sterilisiert werden können), werden ohne diese Endstücke in dem selben Schritt wie der äußere Teil des verunreinigten Objekts und/oder seine Verpackung einer Sterilisation unterworfen.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Anmeldung besteht aus einer Vorrichtung zur Sterilisation, die eine Sterilisationskammer umfasst, wobei die Kammer mit einer Quelle zur Nachentladung und einem Oberflächenwellen-Generator und/oder einem linearen Einkoppler des EM Feldes ausgestattet ist, wobei die beiden letzteren in der Lage sind, ein Plasma in dem Hohlraum eines dielektrischen Objekts zu erzeugen.
Die Sterilisationskammer dieser Vorrichtung wird mittels einer Nachentladung des Plasmas versorgt und ist mit einem Oberflächenwellen-Generator ausgestattet. Die Sterilisationskammer kann auch Mittel enthalten, die es ermöglichen, die darin platzierten Objekte steril zu handhaben.
Die Vorrichtung ist mit einer Vorrichtung zur Evakuierung der Gase des Plasmas, die in dem Sterilisationsbehälter entstehen nach außen versehen.
Eine derartige Vorrichtung ist in den 1A und 1B sowie in den 2A und 2B abgebildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Sterilisation eines verunreinigten Objekts, das dielektrisch ist und mindestens einen Hohlraum aufweist. Die Vorrichtung umfasst Folgendes:

– einen Sterilisationsbehälter, der zum Aufnehmen des Objekts dient;
– eine erste Plasmaquelle, die mit dem Behälter in Verbindung steht, und dafür vorgesehen ist, ein Plasma zu erzeugen, das dazu dient, das Äußere des Objekts mittels einer Nachentladung zu behandeln;
– eine zweite Plasmaquelle, die mit dem Behälter in Verbindung steht, und wobei diese Quelle dafür vorgesehen ist, ein Plasma zu erzeugen, das dazu dient, den Hohlraum des Objekts mittels einer Entladung zu behandeln, wobei die zweite Quelle ein Endstück umfasst, dessen Abmessungen so beschaffen sind, dass, wenn Letzteres mit dem Hohlraum des Objektes in Kontakt steht, die Entladung im Inneren des Hohlraums erzeugt wird; und
– einen Ausgang, der mit dem Behälter in Verbindung steht und es erlaubt, die in dem Behälter erzeugten Gase abzusaugen.

Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren zur Sterilisation verunreinigter Objekte, die dielektrisch sind, mindestens einen Hohlraum aufweisen und sich im Inneren einer versiegelten oder nicht versiegelten Verpackung befinden. Das Verfahren umfasst mindestens einen Schritt, wobei mindestens ein elektromagnetisches Feld im Inneren des Hohlraums oder der Hohlräume des verunreinigten Objekts und/oder im Inneren der Verpackung erzeugt wird.
Mehrere Objekte können ebenfalls gleichzeitig in demselben Sterilisationsbehälter behandelt werden, indem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.
Es ist mit Sicherheit von Vorteil, wenn die Sterilisation verunreinigter Objekte in zwei Schritten durchgeführt wird, insbesondere da es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich ist, mit gewissen Gasen effektiv zur selben Zeit im Inneren eines Rohres und an seinem Äußeren eine Entladung zu erzeugen, wenn die beiden Medien bei demselben Druck von demselben Gas durchströmt werden.
Das Verfahren, das in den amerikanischen Patentschriften US-A-5.302.343 und US-A-6.589.481 von Jacob beschrieben wird, erfordert den Einsatz einer Barriere, die die geladenen Teilchen filtert und nur neutrale Teilchen hindurch lässt. Unter diesen Betriebsbedingungen wird es für die neutralen Teilchen schwer, schnell genug in das Innere des hohlen Rohrs einzudringen, um noch aktiv zu sein. In der Tat kann kein Gas mit hoher Geschwindigkeit in einem Rohr mit sehr geringem Durchmesser zirkulieren gelassen werden (was aber nötig ist, damit die Teilchen noch aktiv sind), ohne darin ein starkes Druckgefälle zu erzeugen, d. h. einen sehr starken Druck auf der Eingangsseite des Gases und einen schwachen Druck auf der Seite der Pumpe. Folglich werden die Bedingungen zur Optimierung der UV-Strahlung nur auf einem kleinen linearen Abschnitt des Inneren des hohlen Rohrs eingehalten.
Unter diesen Umständen ist das erfindungsgemäße Verfahren schneller und folglich effektiver.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst dieses Problem, indem es einen quasi stationären (statischen) Gasstrom verwendet und dabei darin das Plasma erzeugt, das auf der gesamten Länge des Entladungsrohrs gleich ist, wodurch eine gleiche Wirksamkeit der Sterilisation auf der ganzen Länge eines hohlen Rohrs, wie einem Endoskop, gewährleistet ist.
Die verwendete Oberflächenwelle gehört zu der Kategorie der EM-Wellen: siehe diesbezüglich die Veröffentlichung von Margot und M. Moisan, Characteristics of surfacewave propagation in dissipative cylindrical plasma columns, J. Plasma Physics, Ausgabe 49, Seiten 357-374 (1993).
Ein linearer Einkoppler, so wie er in Sauve et al. (1995) IEEE Transactions on Plasma Science, Ausgabe 43, Seiten 248-256, beschrieben wird, erlaubt es auch, ein EM-Feld im Inneren der Hohlräume zu erzeugen, aber es wird nicht durch eine Oberflächenwelle erzeugt, sondern eher durch eine Leckwelle (leaky wave im Englischen).
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens zur Sterilisation mittels Plasma beruht darauf, dass die Temperatur des Entladungsgases (T_g) im Betrieb dadurch noch niedrig genug bleibt (im Fall der Oberflächenwelle), dass ein unterbrochener Betrieb bei der EM-Welle (Begriff des Impulses) vorgegeben wird, aber auch dadurch, dass die Frequenz dieser Welle reduziert wird, oder auch (im Fall des linearen Einkopplers), es so einzurichten, dass der EM Leistungsfluss, der von dem Einkoppler des Feldes ausgeht, schwach ist (zum Beispiel indem in der Wellenführung, in der die EM-Welle zirkuliert, die dem Mikrowellen-Generator entstammt, ausreichend kleine Öffnungen verwendet werden).
Im Gegensatz dazu wird bei den Verfahren, die in US-A-5.302.343 und in US-A-5.393.490 beschrieben werden, empfohlen, entweder die äußere Hülle des Systems (siehe 14) abzukühlen, oder die Art des Gasgemisches zu variieren, um dieses Ziel zu erreichen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird die Zusammensetzung des Gemischs oder mit seinem Druck variiert, um eine Optimierung der Intensität der Emissionen der UV-Strahlung herbeizuführen. Im Allgemeinen können die Optimierung der UV-Strahlung und die Reduzierung von T_g nicht gleichzeitig erreicht werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die bevorzugten Ausführungsformen, wie sie nachstehend beschriebenen sind, dienen nur der Erläuterung und sollen in keiner Form als Einschränkung der vorliegenden Erfindung interpretiert werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren konnte erstaunlicherweise die Sterilisation hohler Zylinder mit geringem Durchmesser (vorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen 0,5 – 4 mm) und einer beachtlichen Länge (vorzugsweise mit einer Länge zwischen 1,0 und 2,5 m) erfolgreich durchgeführt werden. Diese Zylinder sind bekanntlich im Inneren nur sehr schwer mittels Nachentladungsstrom zu sterilisieren.
Die Ausbreitung einer Oberflächenwelle im Inneren der Leitung erzeugt ein Plasma (Entladung) im hohlen Teil der zu dekontaminierenden dielektrischen Leitung. Die bedienungstechnischen Bedingungen sind soweit optimiert, dass die Sterilisation ohne Erwärmung stattfindet und somit die Schädigung der Innenwände der Leitung vermieden wird.
Außerdem kann der äußere Teil dieser Leitung mittels Nachentladung des Plasmas sterilisiert werden, indem die Techniken angewandt werden, die Gegenstand der europäischen Anmeldung mit der Nummer EP-A-1181062 und der internationalen Anmeldung WO-A-2004011039 sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird vorgeschlagen, die Objekte zunächst ohne jegliche Verpackung zu sterilisieren und nach der erfolgten Sterilisation den Vorgang an der Verpackung durchzuführen.
Die erforderliche Verpackung, die anfänglich in demselben Behälter wie das zu sterilisierende Produkt platziert ist, wird vorab mittels Nachentladung sterilisiert, und zwar vorzugsweise zur gleichen Zeit wie das zu verpackende Objekt. Das Objekt wird nun unter der sterilen Atmosphäre des Behälters in die Verpackung übergeführt, zum Beispiel mittels einer Gliederzange. Die Verpackung wird anschließend durch thermisches Schweißverfahren dicht verschlossen.
Ein neuer Sterilisator, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist, macht Gebrauch von zwei Arten der Sterilisation, nämlich einer Nachentladung des Plasmas und eines Oberflächenwellenplasmas, das sequentiell im gleichen Behälter eingesetzt ist. Diese Vorrichtung umfasst deshalb zwei Plasmaquellen (zum Beispiel durch Mikrowellen unterhalten) mit ihrem Einkoppler des elektrischen Feldes (im Falle eines Oberflächenwellenplasmas ein Welleninitiator). Dieses System, das aus einer einzigen Sterilisationskammer besteht, wird in Gegenwart eines Gasstromes mittels eines verminderten Gasdrucks aufrechterhalten.
ANWENDUNG EINES OBERFLÄCHENWELLENPLASMAS
Wenn das Material des Rohres auf Polymeren beruht, folglich im Allgemeinen ein gutes Dielektrikum darstellt, ist es möglich, die dielektrische Natur seiner Struktur anzuwenden, um so das Ausbreitungsmedium einer elektromagnetischen (EM) Oberflächenwelle zu schaffen, die gleichzeitig ein Plasma in seinem Inneren erzeugt und unterhält. Es wird also ein Plasma im Inneren des Kanals erzeugt, ohne dort einen Leiter (eine Elektrode) einführen zu müssen, wie es notwendig wäre, wenn man zum Beispiel eine Entladung mit Gleichstrom realisieren will (elektrisches Feld mit konstanter Intensität).
Die Aufrechterhaltung eines Plasmafeldes im Inneren einer dielektrischen Leitung (Rohr) (zum Beispiel Glas, geschmolzenes Silicium) mit Hilfe einer durch dieses Rohr geleiteten EM-Oberflächenwelle wird in der Veröffentlichung von M. Moisan und Z. Zakrzewski mit dem Titel „Plasma sources based on the propagation of electromagnetic surface waves", J. Phys. D: Appl. Phys. 24, 1025-1048 (1991) beschrieben.
Andere Plasmaarten können für den gleichen Zweck verwendet werden. Folglich können diejenigen Plasmen eingesetzt werden, die durch eine kapazitive Entladung generiert werden, die hohle Leitung wird folglich zwischen den beiden ebenen Elektroden platziert, die parallel angeordnet sind und durch ein EM Feld versorgt werden. Es ist auch möglich, ein Plasma zu verwenden, das durch eine induktive Erregung generiert wird, die günstigerweise im Inneren des hohlen Rohres erzeugt wird, wenn Letzteres innerhalb der Wicklungen platziert ist, die koaxial zum Rohr verlaufen und mittels eines EM-Feldes versorgt werden.
ANWENDUNG
Um die Leitung nicht anderweitig zu erwärmen, wodurch das Risiko einer Beschädigung bestünde, wird eine Erregerfrequenz der Welle verwendet, die vorzugsweise bei 200 MHz oder darunter liegt.
Folglich ist die Dichte des erzeugten Plasmas eingeschränkt. Die Temperatur des Gases (erhitzt durch Kollisionen der Elektronen) ist daher vermindert.
Eine niedrigere Temperatur kann erreicht werden, oder eine höhere Frequenz kann trotzdem verwendet werden, ohne dass die Temperatur des Gases zu stark erhöht wird, jedoch unter der Bedingung, dass ein Impuls-Einspeisebetrieb der anwandten EM-Leistung, der durch entsprechend lange Totzeiten gekennzeichnet ist, vorgegeben wird.
Dieses Ergebnis wird beispielsweise dadurch erhalten, dass auf eine Modulation im Intervall (4) oder auf eine Modulation der Sinusform der Leistung des Generators zurückgegriffen wird. Die Dauer der Totzeit des Intervalls ist so gewählt, dass eine Überschreitung einer Maximaltemperatur vermieden wird. Es ist ebenfalls möglich, die Herabsetzung der Frequenz der EM-Welle und die Dauer während und nach der Betriebszeit des Impulses der EM-Leistung zu kombinieren, um die gewünschte optimale Temperatur nicht zu überschreiten.
Das Verfahren zur Sterilisation der Leitung in den vorliegenden Beispielen erfolgt über mehrere Schritte in einer Vorrichtung, wie in 1 abgebildet. Ein hohles Rohr, zum Beispiel ein Endoskop, wird in der Sterilisationskammer platziert. Die Plasmaquelle für die Nachentladung ist mit dem oberen Teil der Sterilisationskammer verbunden, und der Oberflächenwellen-Erreger ist mit dem unteren Teil der Sterilisationskammer verbunden. Die Ausrichtung der Pfeile zeigt an, ob das Ventil, welches die Zirkulation des Gases kontrolliert, offen (in Richtung Rohr) oder ob es geschlossen ist (Ausrichtung senkrecht zur Achse des Rohres). Im ersten Schritt, wie in 1 abgebildet (wobei zu bemerken ist, dass die Reihenfolge der Schritte umgekehrt werden kann), werden sowohl das Innere als auch das Äußere der Verpackung sowie das hohle Rohr sterilisiert.
Es wird sichergestellt, dass die Sterilisation am Äußeren des Rohres äußerst effizient durchgeführt wird. Das Innere des Rohres wird jedoch nicht vollständig sterilisiert, da es schwierig ist, innerhalb eines hohlen Rohres mit geringem Durchmesser einen Gasstrom schnell zirkulieren zu lassen. Im zweiten Schritt der 1 wird der innere Teil des Endoskops direkt mittels Ausbreitung einer Oberflächenwelle, welche das Plasma im Inneren des hohlen Rohres erzeugt, sterilisiert.
Die Hauptschritte bezüglich der Anwendung des Verfahrens sind nachstehend erläutert.
In einem ersten Schritt, wie in den 1A und 2A (erster Schritt) gezeigt, werden das Äußere des Rohres sowie die Verpackung einer Sterilisation mittels Nachentladung unterworfen, vorzugsweise gemäß einem der Verfahren, die bereits in der Veröffentlichung von M. Moisan, S. Moreau, M. Tabrizian, J. Pelletier, J. Barbeau und L'H. Yahia mit dem Titel „Procédé de stérilisation d'objects par plasma" oder in der kanadischen Patentanmeldung, ausgegeben am 28. Mai 1999 mit der Nummer CA-A-2 273 432 im Namen der Universität von Montréal, beschrieben werden. Hierzu entstammen die aktiven Teilchen einer Plasmaquelle mit einem Durchmesser, der im Allgemeinen bei 25-30 mm liegt. Im Verlauf desselben Schrittes werden die Endstücke, die dafür vorgesehen sind, äußerlich an den Enden des Rohres angebracht zu werden, ebenfalls sterilisiert.
In einem zweiten Schritt wird das Innere des Rohres einer Sterilisation unterworfen, dieses Mal mittels eines Oberflächenwellenplasmas, welches sich über die gesamte Länge des Rohres erstreckt. Zunächst wird hierzu vorzugsweise ein Gelenkarm verwendet, der mit einer Zange versehen ist (nicht in 1 dargestellt), um das Ende der Leitung in das Endstück (dielektrisch) des Rohres (dielektrisch) einzuführen, das den Oberflächenwellen-Erreger trägt; das Endstück des Rohres schließt an die äußere Seite der Leitung an; ein anderes Endstück des gleichen Typs verbindet den Ausgang der Leitung mit der Pumpvorrichtung. Wenn die Sterilisation im Inneren beendet ist, wird der Gelenkarm verwendet (immer unter steriler Atmosphäre), um die Leitung der beiden Endstücke frei zu machen.
In einem dritten Schritt wird der Gelenkarm verwendet, um die Leitung in einen Verpackungsbeutel zu geben, der zum Beispiel mittels thermischem Schweißverfahren versiegelt ist.
In einem vierten Schritt kann nun der Sterilisationsbehälter geöffnet und die verpackte Leitung herausgenommen werden und dahin übergeführt werden, wo sie entweder sofort verwendet oder zwischengelagert werden kann.
Das oben beschriebene Verfahren dient lediglich als Beispiel, andere Varianten bei denen ein Oberflächenwellenplasma eingesetzt wird, können ebenfalls angewendet werden, um das Innere einer Leitung zu sterilisieren.
Folglich kann unter den zahlreichen möglichen Varianten im bereits beschriebenen zweiten Schritt, das Ende der Leitung, welches der Gaszuführung gegenüberliegt, frei gelassen werden. Der Pumpvorgang und das Absaugen der Abgase erfolgen wie im ersten Schritt (2B).
Gemäß einer anderen Variante wird der Initiator der Welle im Inneren des Behälters positioniert und in der Mitte der Leitung platziert, womit folglich eine bessere axiale Gleichförmigkeit des Plasmas innerhalb der Leitung sicher gestellt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es schließlich möglich, die Reihenfolge der beiden oben beschriebenen Schritte umzukehren, und zwar mit der Maßgabe, dass es sich als leichter, ja sogar schneller, erweist, dass die Leitung genauso gut in den Initiator einzuführen wie die Endstücke auf die Leitung aufzusetzen ist, noch bevor der Sterilisationsvorgang beginnt, während der Sterilisationsbehälter an der Luft geöffnet ist.
STERILISATIONSGAS
Ein Sterilisationsgas wird verwendet, um eine Nachentladung des Plasmas und die Oberflächenwelle im Inneren des zu dekontaminierenden Objekts, das notwendigerweise dielektrisch ist, zu erzeugen.
Die beiden Patentanmeldungen EP-A-1181062 und WO-A-2004011039 beschreiben besonders vorteilhafte Ausführungsformen zur Sterilisation mittels Nachentladung eines Plasmas, eines N₂-O₂-Gemisches (siehe auch M. Moisan, S. Moreau, M. Tabrizian, J. Pelletier, J. Barbeau und L'H. Yahia, „Procédé de stérilisation d'objects par plasma" und der kanadischen Patentanmeldung, Nummer der Depotserie (28. Mai 1999) 2,273,432 im Namen der Universität von Montréal) oder mit reinem Argon oder anderen Edelgasen oder Gasgemischen, wie in der Veröffentlichung von M. Moisan, N. Philip, B. Saoudi mit dem Titel „Système et procédé de haute performance pour la stérilisation par plasma gazeux à basse température" und der kanadischen Patentanmeldung mit der Nummer 2,395,659, eingereicht am 26. Juli 2002, in beiden Fällen mittels UV-Photonen, beschrieben.
Eine gute Gleichmäßigkeit der sterilisierenden aktiven Teilchen wird in dem Nachentladungsbehälter vorzugsweise mit einem N₂-O₂-Gemisch erhalten. Es ist jedoch festzuhalten, dass das N₂-O₂-Gemisch das Material stärker angreift als Argon und zwar, aufgrund der Gegenwart von atomarem Sauerstoff, dem eine starke chemische Reaktivität zu Eigen ist. Folglich kann Argon verwendet werden, um das Innere der hohlen Leitung zu sterilisieren. Das Problem der räumlichen Ungleichmäßigkeit der aktiven Teilchen stellt sich nicht. Somit kann das Äußere der Leitung günstigerweise mittels Nachentladung in dem entsprechenden N₂-O₂ Gemisch sterilisiert werden. Folglich wird die Abnutzung des inneren Teils der Leitung, der die empfindlichste Stelle dieser Vorrichtung darstellt, minimiert.
Beim Schritt der Sterilisation des Inneren der Leitung mittels einer Oberflächenwelle wird der Gasdurchfluss der Entladung auf ein Niveau eingestellt:

– das ausreichend schwach ist, um kein Druckgefälle zu erzeugen, das in der Leitung von Bedeutung ist; und
– das auf einem ausreichend hohen Niveau ist, um sicherzustellen, dass sich das Gas problemlos neu bilden kann und dass die Abgase der Sterilisation gut evakuiert werden können.

In der Tat hängen die Sterilisationsbedingungen, ausgehend von den Edelgasen, wie Argon, in kritischer Art und Weise von dem lokalen Gasdruck ab, denn dieser wirkt sich auf die Intensität der Emission der UV-Photonen aus, wie in der Veröffentlichung von M. Moisan und von A. Ricard, veröffentlicht in Can. J. Physics 55, 1010-1012 (1977), beschrieben. Es ist festzuhalten, dass der Druck oder der Durchfluss des Gases im Laufe der Sterilisation neu eingestellt werden muss, wenn ein beträchtliches Druckgefälle vorliegt, damit jeder Abschnitt der Leitung nacheinander optimalem Druck ausgesetzt wird, und somit der maximale Photonenfluss erhalten wird.
Initiatoren von Oberflächenwellen
Es gibt eine beträchtliche Anzahl von Initiatoren von Oberflächenwellen, die für die angegebenen Zwecke eingesetzt werden können. In der beschriebenen Vorrichtung wurde vorzugsweise ein Erreger namens Ro-box, der in der amerikanischen Patentschrift US-A-4.810.933 erwähnt ist, verwendet.
Beispiele hohler Leitungen
Besonders vorteilhaft sterilisiert werden Endoskope, zum Beispiel diejenigen, die in der Patentschrift US-A-6.471.639 beschrieben sind, Katheter oder alle hohlen Leitungen, mit parallelen Achsen, die in einer zylindrischen oder oblaten Hülle angeordnet sind.
BEISPIELE
Die nachstehenden Beispiele dienen nur der Erläuterung und sollen in keiner Form als Einschränkung der vorliegenden Erfindung interpretiert werden.
Beispiel 1 – experimenteller Aufbau und entsprechende Ergebnisse bezüglich der Anwendung der Entladung der Oberflächenwelle zur Inaktivierung der Sporen B.subtilis, die in ein hohles Rohr eingebracht sind 3.
Dieser Aufbau zeigt, wie die Ausbreitung einer Oberflächenwelle anzuwenden ist, um ein Plasma im Inneren eines hohlen Rohres zu erzeugen, welches aus dielektrischem Material besteht, ohne dass das Rohr durch Wärme beschädigt wird, und wie der Temperaturwert des Gases der gasförmigen Entladung kontrolliert wird, um dieses Ergebnis zu erhalten. Die Temperatur des äußeren Teils des hohlen Rohres wird günstigerweise mit einem Thermoelement gemessen.
Diese Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ermöglicht es, das Innere eines hohlen Rohres zu sterilisieren. In 5 stellt das Element (1) das Entladungsrohr dar, (2) den 1 cm langen Abschnitt des Rohres aus Teflon^TM, welches im Inneren verunreinigt ist, (3) den Oberflächenwellen-Erreger robox und (4) das Plasma.
Die Einspeisung einer Leistung von hoher Frequenz (HF) setzt sich aus einem Verstärker zusammen, der von einem Oszillator gesteuert wird, dessen Frequenz in diesem Beispiel auf 100 MHz festgelegt ist. Die Aussendung des Oszillators wird durch festgelegte Intervalle unterbrochen, deren Bestimmung mittels Computer erfolgt. Eine der gewählten Bedienformen ist ein Impuls im Intervall mit einer Dauer von 10 Millisekunden, gefolgt von einer Totzeit von 90 Millisekunden, und hervorgerufen wird einen Impulsrhythmus von 10 Hz (4).
Die Tatsache, dass die Entladung nicht kontinuierlich gespeist wird, ermöglicht es, die Temperatur des Gases einzustellen, welches sich im hohlen Rohr befindet, dessen Inneres sterilisiert werden soll, ohne das Material zu beschädigen, aus dem das Rohr besteht. Je länger die Totzeit andauert, desto kälter wird die Entladung in dem hohlen Rohr. Wie in 4 festgestellt werden kann, geht das Kontrollsignal des Oszillators während der so genannten Totzeit nicht genau bis Null, wodurch eine minimale Entladung (von sehr kurzer Dauer) unterhalten werden kann, wodurch folglich verhindert wird, dass die Zündung der Entladung mittels eines externen Impulses stimuliert werden muss.
Auch um die Erwärmung des Gases zu verringern, wurde die Betriebsfrequenz auf den niedrigsten Wert gesenkt, der mit dem Gehäusetyp des verwendeten Impedanzabgleichs kompatibel ist (Schwingkreis L (Induktivität) und C (Kapazitanz) in der Luft), in diesem Fall 100 MHz.
Es erscheint interessant, den Aufbau zu modifizieren, um mit noch niedrigerer Frequenz betrieben zu werden, zum Beispiel mit einigen hundert kHz, aber es ist erforderlich, ein anderes System zum Impedanzabgleich zu verwenden, das schwerfälliger ist.
Der Hauptteil der Endoskope besteht aus Teflon^TM, das einen hervorragenden Nichtleiter darstellt, aber keine allzu hohen Temperaturen verträgt. Es gilt zu berücksichtigen, dass die maximale Temperatur bei der Anwendung theoretisch bei 260 °C liegt, um die Unversehrtheit des Teflons^TM sicher zu stellen. In der Praxis muss die Temperatur allerdings unter 60 °C gehalten werden, um eine völlige Verformung des Teflons^TM sowie des Polymers, mit welchem das Teflon^TM beschichtet ist (oftmals handelt es sich dabei um Polyurethan), zu vermeiden.
Beispiel 2 – Verwendung zweier unterschiedlicher Gase zur Durchführung der Sterilisation

A) In einem ersten Fall wurde reines Argon verwendet, um im Inneren des hohlen Rohres eine gasförmige Entladung mit einer HF Leistung von 100 MHz mittels Ausbreitung einer Oberflächenwelle zu erzeugen. Die Entladung erfolgt in einem Rohr aus Quartz (geschmolzenes Silicium), das einen inneren Durchmesser von 3 mm aufweist (Rohr, in das die 1 cm langen Abschnitte des Teflon^TM-Rohres eingeführt wurden, die durch B.subtilis verunreinigt sind, siehe 5). Um sicherzustellen, dass die Entladung entlang des gesamten hohlen Rohres gleichmäßig ist, wurde ein sehr geringer Gasdurchfluss (≤ 0,3 cm³/min.) verwendet. Der Druck wurde auf 40 Pa (0,3 Torr) eingestellt; der Wert wurde ausgehend von den in den 26-mm-Rohren erhaltenen Ergebnissen bestimmt, die in der Veröffentlichung von M. Moisan, N. Philip, B. Saoudi mit dem Titel "Système et procédé de haute performance pour la stérilisation par plasma gazeux à basse température" und in der kanadischen Patentanmeldung mit der Nummer 2,395,659, eingereicht am 26. Juli 2002, beschrieben wird, worin die Hypothese aufgestellt wird, dass die Intensität der Emission der UV-Strahlung direkt von der Temperatur der Elektronen abhängig ist, welche die Funktion eines Ähnlichkeitsgesetzes pR ist (Druck p wird auf Grund des Radius R des Rohres erzeugt). Folglich ist die Erwärmung des Rohres gering, weniger als 40 bis 50 °C, bei einer Betriebsfunktion mit Impulsen in einem gleichförmigen Intervall (aktive Zeit = Totzeit), wobei der Rhythmus bei 10 Hz liegt. In der entsprechenden 3 stellt das Element (1) den Oszillator dar, (2) den Verstärker, (3) die bidirektionale Leitung zur Leistungsmessung, (4) das Bolometer, (5) das Gehäuse zum Impedanzabgleich, (6) den Oberflächenwellen-Erreger Ro-box, (7) das Messgerät für den Gasdruck, (8) das Entladungsrohr, (9) den Betriebsgenerator (Computer).

Es wurde auch beobachtet, ob es möglich ist, den verunreinigten Abschnitt aus Teflon^TM innerhalb von ca. 15 Minuten zu sterilisieren. Das maximale Niveau der Intensität der UV-Strahlung bei dem verwendeten Druck könnte optimal eingestellt werden, indem ein Absorptionsschritt vorgenommen wird, der die Dichte der Population des Energiezustands angibt, die größer ist als der Übergangszustand, der die UV-Photonen aussendet.

B) Es wurde ein N₂-O₂-Gemisch verwendet, dessen Prozentsatz mit Hilfe eines optischen Spektrometers festgelegt wurde, um die Intensität der UV-Strahlen zu maximieren, die mittels direkter Beobachtung der Leuchtkraft der Entladung unter Verwendung eines optischen Spektrometers bei 305 nm emittiert wurden. Die Entladung erfolgte bei 100 MHz in einem Rohr mit einem inneren Durchmesser von 3 mm und einem festgelegten Druck, der bei etwa 40 Pa (0,3 Torr) lag, wobei der Durchfluss im Falle des Argons sehr gering war. Bei einem fortgesetzten HF-Einspeisungsbetrieb war die Entladung sehr warm, und es war daraufhin notwendig, auf eine Betriebsfunktion mit Totzeiten zu wechseln, wie sie in Beispiel 1 (4) beschrieben werden. Diese Betriebsfunktion ruft eine Temperatur hervor, die 40 Grad Celsius nicht überschreitet.

Beispiel 3 – Linearer Einkoppler des Mikrowellenfeldes, welcher sich entlang des gesamten zu sterilisierenden hohlen Rohres erstreckt und sich außerhalb davon befindet.
Zunächst wird das Schaltprinzip bezüglich des Einsatzes eines linearen Einkopplers zur Sterilisation beschrieben. Bezug nehmend auf 6, fließt der Leistungsfluss der Mikrowellen, welcher durch den Generator auf der Übertragungsleitung (im Englischen feeding line) übertragen wird, durch die Öffnungen in der Struktur des Einkopplers, wodurch ein elektrisches Feld hervorgerufen wird, durch das sich parallel eine Entladung in dem Rohr, das ihm gegenüber liegt, erzeugen lässt. Die letztlich vom Einkoppler nicht verwendete Leistung, wird in einer angepassten Ladung zerstreut (um eine Reflexion der EM-Welle am Ende des Einkopplers zu vermeiden). Es ist möglich, solch ein System zu entwickeln, damit die Dichte des erzeugten Plasmas entlang des zu sterilisierenden Rohres gleichmäßig ist. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass ein Plasma mit weitaus niedrigerer Dichte erzeugt wird, als dies bei einem Oberflächenwellenplasma der Fall ist. Folglich kann eine HF-Einspeisung verwendet werden, die bei 915 MHz und in einem durchgängigen Betrieb (ohne Totzeiten) arbeitet, ohne dass das Entladungsrohr unnötigerweise erwärmt wird. Der Hauptnachteil scheint der Verlust der Leistung am Ende der Leitung zu sein (dieser Preis muss gezahlt werden, um sicherstellen zu können, dass die Entladung entlang des gesamten Rohrs gleichmäßig stattfindet). Die hier beschriebene Verwendung des linearen Einkopplers betrifft nur die Sterilisation des inneren Teils des hohlen Rohres. Um auch das Äußere des Rohres zu sterilisieren, muss dieses System in dem Nachentladungsbehälter, wie in 1 und 2 beschrieben, eingesetzt werden.
Literaturhinweise

[Art] M. Moisan und A. Ricard, Can. J. Physics 55, 1010-1012 (1977).
[Br 1] M. Moisan, S. Moreau, M. Tabrizian, J. Pelletier, J. Barbeau, L'H. Yahia, „Procédé de stérilisation d'objets par plasma" (kanadische Patentanmeldung mit der Seriendepotnummer (28. Mai 1999), 2,273,432 im Namen der Universität von Montréal).
M. Moisan, S. Moreau, M. Tabrizian, J. Pelletier, J. Barbeau, L'H. Yahia, „Système et procédé de stérilisation par plasma gazeux à basse température", Internationale Patentanmeldung (Patentkooperationsvertrag (PCT)), Nummer PCT/CA00100623 (26. Mai 2000) im Namen der Universität von Montréal. Veröffentlichung dieser Anmeldung unter der Nummer WO 00/72889, vom 07. Dezember 2000.
[Br 2] M. Moisan, N. Philip, B. Saoudi, „Système et procédé de haute performance pour la stérilisation par plasma gazeux à basse température", kanadische Patentanmeldung Nr. 2, 395,659, eingereicht am 26. Juli 2002.
[Br 3] M. Moisan, Z. Zakrzewski, amerikanische Patentschrift 4, 810, 933 (07. März 1989).
[Sy 1] M. Moisan, Z. Zakrzewski, „Plasma sources based on the propagation of electromagnetic surface waves", J. Phys. D: Appl. Phys. 24 1025-1048 (1991).

Claims

Sterilisationsverfahren für ein verunreinigtes Objekt, das dielektrisch ist und mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: a) ein Plasma erzeugt wird aus einem Gas oder einem Gasgemisch und einem elektromagnetischen Feld; b) das Äußere des Objekts mittels einer Nachentladung des Plasmas behandelt wird; und c) der Hohlraum des Objekts mit einer Entladung des Plasmas behandelt wird, wobei die Entladung im Inneren des Hohlraums erzeugt wird, wobei der Schritt (c) vor oder nach dem Schritt (b) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gas molekularen Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gase der Formel NO_x, wobei x 1, 2 oder 3 darstellt, oder Luft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gemisch mindestens zwei Gase umfasst, die aus der Gruppe gewählt werden, die aus molekularem Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gasen der Formel NO_x, wobei x 1, 2 oder 3 darstellt, und Luft besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gemisch ein Gemisch N₂-O₂ ist.
Sterilisationsverfahren für ein verunreinigtes Objekt, das dielektrisch ist und mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist dass: a) ein Plasma erzeugt wird aus einem Gas oder einem Gasgemisch und einem elektromagnetischen Feld; b) das Äußere des Objekts mit einer Nachentladung des Plasmas behandelt wird; c) ein zweites Plasma aus einem Gas oder einem Gasgemisch und einem anderen elektromagnetischen Feld erzeugt wird; d) der Hohlraum des Objekts mittels einer Entladung des zweiten Plasmas behandelt wird, wobei die Entladung im Inneren des Hohlraums erzeugt wird, wobei der Schritt (c) vor oder nach dem Schritt (a) und/oder dem Schritt (b) ausgeführt wird, und der Schritt (d) nach dem Schritt (c) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Gas des Schrittes (a) molekularen Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gase der Formel NO_x, wobei x 1, 2 oder 3 darstellt, oder Luft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Gemisch des Schrittes (a) mindestens zwei Gase umfasst, die aus der Gruppe gewählt werden, die aus molekularem Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gasen der Formel NO_x, wobei x 1, 2 oder 3 darstellt, und Luft besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Gas des Schrittes (c) molekularen Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gase der Formel NO_x, wobei x 1, 2 oder 3 darstellt, oder Luft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Gemisch des Schrittes (c) mindestens zwei Gase umfasst, die aus der Gruppe gewählt werden, die aus molekularem Sauerstoff, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Helium, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Gasen der Formel NO_x; wobei x 1, 2 oder 3 darstellt, und Luft besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das erste Plasma aus einem Gemisch N₂-O₂ erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 10, wobei das zweite Plasma aus Argon erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektromagnetische Feld das Feld einer Oberflächenwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das elektromagnetische Feld des Schrittes (a) und/oder (b) das Feld einer Oberflächenwelle ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Wände des Hohlraums oder der Hohlräume des verunreinigten Objekts über den größten Teil seiner Länge, vorzugsweise mindestens 90% seiner Länge, aus einem im wesentlichen dielektrischen Material bestehen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das verunreinigte Objekt eine hohle, zylinderförmige Leitung ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verhältnis, das man erhält, indem man die Länge des Zylinders, der das verunreinigte Objekt darstellt, durch den Durchmesser des Zylinders teilt, zwischen 5·10³ und 0,3·10³ liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die hohle Leitung mindestens zwei freie Enden aufweist, wobei jedes der Enden mit einem dielektrischen Endstück versehen wird, und in einem Sterilisationsbehälter positioniert wird, so, dass ein erstes Endstück in Kontakt steht mit einem Oberflächenwellen-Erreger und so, dass ein zweites Endstück mit einem Pumpsystem in Verbindung steht, das die Abgase der Entladung absaugt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das verunreinigte Objekt ein hohles Rohr ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Behandlungsdauer des Hohlraums oder der Hohlräume durch die elektromagnetische Oberflächenwelle zwischen 45 und 120 Minuten liegt, vorzugsweise ist die Behandlungsdauer 60 Minuten, und/oder die Temperatur in dem hohlen Rohr liegt zwischen 30 und 60 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen 30 und 45 Grad Celsius.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Erregungsfrequenz des Plasmas bei der Entladung zwischen 10 kHz und 10 GHz liegt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Erregungsfrequenz des Plasmas bei der Entladung zwischen 1 MHz und 2500 MHz liegt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 21, wobei eine Verpackung, die das Objekt aufnehmen soll, bei der Nachentladung behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Innenraum der Verpackung zu einer Quelle hin ausgerichtet wird, wo das Plasma der Nachentladung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei nach Beendigung der Sterilisation das dekontaminierte Objekt unter Aufrechterhaltung der sterilen Umgebung in die Verpackung transferiert wird, die in einem Behälter anwesend ist, in dem das Verfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, das das Versiegeln der Verpackung, die das dekontaminierte Objekt enthält, mit Hilfe eines thermischen Schweißverfahrens umfasst.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 25, bei dem das zu reinigende Objekt gewählt wird in der Gruppe, die aus Endoskopen, Kathetern und Ensembles von hohlen Leitungen mit parallelen Achsen, die in einer zylindrischen oder Oblaten Hülle angeordnet sind besteht.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der Hohlraum des Objekts behandelt wird, und danach das Äußere des Objekts behandelt wird.
Anordnung, die es erlaubt, ein verunreinigtes Objekt zu sterilisieren, das dielektrisch ist und mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei die Anordnung folgendes umfasst: – einen Sterilisationsbehälter, der zum Aufnehmen des Objektes dient; – eine erste Plasmaquelle, die mit dem Behälter in Verbindung steht, um ein Plasma zu erzeugen, das dazu dient, das Äußere des Objekts mit einer Nachentladung zu behandeln; – eine zweite Plasmaquelle, die mit dem Behälter in Verbindung steht, um ein Plasma zu erzeugen, das dazu dient, den Hohlraum des Objekts mit einer Entladung zu behandeln, wobei die zweite Quelle ein Endstück umfasst, dessen Abmessungen so beschaffen sind dass, wenn letzteres mit dem Hohlraum des Objekts gekoppelt ist, die Entladung im Inneren des Hohlraums erzeugt wird; und – einen Ausgang, der mit dem Behälter in Verbindung steht und es erlaubt, die in dem Behälter erzeugten Gase abzusaugen.
Anordnung nach Anspruch 28, die einen anderen Ausgang umfasst, der mit dem Behälter in Verbindung steht, wobei dieser andere Ausgang ein Endstück umfasst, das so bemessen ist, dass, wenn letzteres mit dem Hohlraum des Objekts gekoppelt ist, die bei der Entladung im Inneren des Hohlraums entstehenden Gase durch dieses abgesaugt werden, so dass ein Kontakt zwischen ihnen und dem Äußeren des Objekts vermieden wird.
Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein hohles Rohr ist, und dadurch, dass ein Ende des Rohrs mit dem Endstück der zweiten Plasmaquelle gekoppelt ist und dass das andere Ende des hohlen Rohrs mit dem Endstück des anderen Ausgangs gekoppelt ist, so dass die Entladung im Inneren des Rohrs durchgeführt wird, so dass ein Kontakt zwischen dem Äußeren des Rohrs und dem zweiten Plasma, seiner Entladung und den bei letzterer erzeugten Gasen vermieden wird.
Anordnung nach irgendeinem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Sterilisationsbehälter einen oder mehrere Stützen umfasst.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Stützen in Bezug auf ihre Position in dem Behälter einstellbar sind.
Anordnung nach irgendeinem der Ansprüche 28 bis 32, wobei der Sterilisationsbehälter Mittel umfasst, die es erlauben, die darin platzierten Objekte steril zu manipulieren.