DE69126312T2

DE69126312T2 - Verfahren zur plasmasterilisation mit zyklen

Info

Publication number: DE69126312T2
Application number: DE69126312T
Authority: DE
Inventors: Bryant A. Los Gatos Ca 95030 Campbell; Ross A. Long Grove Il 60047 Caputo; Kern A. Livermore Ca 94550 Moult0N
Original assignee: Abtox Inc
Current assignee: Abtox Inc
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2011-08-10
Also published as: WO1992004057A1; EP0547105A4; CA2088995A1; DE69126312D1; US5186893A; DE69126312T4; JP2774193B2; EP0547105A1; CA2088995C; JPH06500245A; ES2104719T3; EP0547105B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von Erzeugnissen mittels Gasplasmen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Sterilisierung von Erzeugnissen durch zyklisches Behandeln mit Plasma unter Verwendung eines Gasplasmas, das aus einem Gemisch von Sauerstoff-; Argon-, Helium- und/oder Stickstoff-; und Wasserstoffgasen erzeugt wird.

Hintergrund der Erfindung

Eine Vielzahl an Gassterilisationsverfahren wurde in der Vergangenheit untersucht. Verfahren unter Verwendung von Ethylenoxid und anderer desinfizierender Gase dienen zur Sterilisation einer breiten Palette medizinischer Produkte, die von pharmazeutischen Präparaten bis zu chirurgischen Instrumenten reicht. Die Bestrahlung alleine oder in Verbindung mit Desinfektionsgasen wurde ebenfalls untersucht; eine Zusammenfassung findet sich in Russell, A.: The Destruction of Bacterial Spores; New York: Academic Press (1982).
Ein Sterilisationsverfahren muß alle Organismen, einschließlich der Sporen, wirksam töten, ohne die sterilisierten Erzeugnisse oder Produkte zu beschädigen. Es wurde jedoch aufgezeigt, daß viele Desinfektionsgase, die diese Kriterien erfüllen, z.B. Ethylenoxid, und Bestrahlungsverfahren Sicherheitsrisiken für die Arbeiter und die Umwelt -darstellen. Bundes- und einzelstaatliche Vorschriften schränken die Konzentration an gefährlichen Gasen wie z.B. Ethylenoxid (einem Karzinogen) am Arbeitsplatz oder die Anwendung jedes Systems oder Verfahrens, das toxische Rückstände oder Abfallprodukte erzeugt, massiv ein. Für Krankenhäuser und andere Einrichtungen des Gesundheitswesens bedeutet dies eine schwere Krisensituation.

Beschreibung des Stands der Technik

Die Verwendung von Plasma zur Sterilisation von Behältern wurde im US-Patent 3.383.163 beschrieben. Plasma ist ein ionisierter Gaskörper, der durch Zuführen von Energie aus verschiedenen Quellen erzeugt wird. Das ionisierte Gas kommt mit Mikroorganismen auf den Oberflächen der zu sterilisierenden Gegenstände in Kontakt und zerstört die Mikroorganismen in wirksamer Weise.
Sterilisationsplasmen wurden mit einer Vielzahl an Gasen erzeugt: Argon, Helium oder Xenon (US-Patent 3.851.436); Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Helium oder Xenon (US- Patent 3.948.601); Glutaraldehyd (US-Patent 4.207.286); Sauerstoff (US-Patent 4.321.232); Sauerstoff, Stickstoff, Helium, Argon oder Freon mit gepulstem Druck (US- Patent 4.348.357); Wasserstoffperoxid (US-Patent 4.643.876); Stickoxid, alleine oder vermischt mit Sauerstoff, Helium oder Argon (JP-A-103460-1983); und Stickoxid, alleine oder vermischt mit Ozon (JP-A-162276-1983). Leider erwiesen sich diese Plasmen als zu stark korrodierend für die zu sterilisierenden Erzeugnisse, insbesondere Verpackungsmaterialien; sie hinterließen toxische Rückstände auf den sterilisierten Erzeugnissen oder stellen eine Sicherheits- oder Umweltgefährdung dar.
Gas-Sterilisationsverfahren ohne Plasma wurden unter Verwendung von Ozon (US- Patent 3.704.096) und Wasserstoffperoxid (US-Patente 4.169.123, 4.169.124, 4.230.663, 4.366.125, 4.289.728, 4.437.567 und 4.643.876) beschrieben. Diese Materialien sind toxisch und hinterlassen unerwünschte Rückstände.
Plasmagas-Sterilisatorsysteme sind in US-Patenten 3.851.436 und 3.948.601 beschrieben und umfassen eine Hochfrequenz (HF)-Plasmaerzeugungskammer. Ein in der Kammer mit Argon, Helium, Stickstoff, Sauerstoff oder Xenon produziertes Gasplasma wird in eine eigene Sterilisationsvakuumkammer geleitet. US-Patent 4.643.876 beschreibt eine HF-Wasserstoffperoxidplasmaerzeugungskammer, die auch als Sterilisationskammer dient. Bei den RF-Systemen sind entsprechende Netzschaltungen erforderlich, um den Leitfähigkeitsvariationen in der Plasmaerzeugungszone Rechnung zu tragen.

Ziele und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Plasmasterilisationsverfahren bereitzustellen, das die Sterilisation wirksam, rasch, ohne toxische Rückstände und mit Emissionen, die keine Umweltgefahr darstellen, durchführt und das die nichtmetallischen Erzeugnisse und Verpackungsmaterialien nicht schädigt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines wirtschaftlichen Sterilisationsverfahrens, das sicher ist und sich zur Anwendung in einer Krankenhausumgebung eignet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer wirksamen Sterilisation bei einer ausgewählten Höchsttemperatur, mit einer wirksamen Abtötungsrate und mit nichtexplosiven, Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen.
Das Verfahren der Erfindung zur Plasmasterilisation innerhalb eines gesteuerten Temperaturbereichs umfaßt das Einwirken eines Gasplasmas, das aus einer Plasmaerzeugungskammer strömt, auf ein Erzeugnis in der Sterilisationskammer, bis die Temperatur in der Sterilisationskammer auf eine vorgewählte maximale Temperatur steigt; das Beenden des Strömens des Gasplasmas zur Sterilisationskammer, bis die Temperatur in der Sterilisationkammer auf eine vorgewählte Temperatur unter der vorgewählten maximalen Temperatur fällt; und das Wiederholen dieser Schritte, bis die Sterilisation des Erzeugnisses bewirkt wird.
Vorzugsweise steigt der Druck in der Sterilisationskammer von 0,1 auf 10 Torr, wenn das Gasplasma in die Kammer strömt, und fällt auf einen niedrigeren Druck, wenn das Strömen des Gasplasmas in die Sterilisationskammer beendet wird. Optimalerweise steigt der Druck in der Sterilisationskammer auf über 1 Torr, wenn das Gasplasma in die Kammer strömt, und fällt auf einen Druck von weniger als 1 Torr, wenn der Gasfluß in die Kammer abgebrochen wird.
Das Gasplasma wird vorzugsweise aus einem Gasgemisch erzeugt, das im wesentlichen aus Argon, Helium, Stickstoff oder Gemischen davon; von 1 bis 21 Vol.-% Sauerstoff; und von 1 bis 20 Vol.-% Wasserstoff, besteht. Bei besonderen Anwendungen kann das bevorzugte Gasgemisch von 1 bis 10 Vol.-% Sauerstoff und von 3 bis 7 Vol.-% Wasserstoff; oder von 1 bis 10 Vol.-% Wasserstoff und von 90 bis 99 Vol.-% Argon, Helium, Stickstoff oder Gemische davon enthalten.
Die maximale Behandlungstemperatur zur raschen Sterilisation wird als höchste Temperatur gewählt, bei der das Erzeugnis ohne größere Beeinträchtigung dem Plasma ausgesetzt werden kann. Wenn das Erzeugnis in einer Verpackung mit einer porösen cellulosehältigen Schicht eingeschlossen ist, beträgt die vorgewählte maximale Temperatur vorzugsweise bis zu 63ºC, und der Plasmagasfluß wird gesteuert, sodass die Temperatur im Bereich von 63ºC, der vorgewählten Höchsttemperatur, gehalten wird. Wenn ein unverpackter Gegenstand ein organisches, gegenüber Plasmaoxidation empfindliches Polymer umfasst, beträgt die bevorzugte vorgewählte Höchsttemperatur 82ºC. Wenn das Erzeugnis aus Metall besteht, kann die vorgewählte Höchsttemperatur jede Temperatur sein, die das Metall nicht zerstört. Eine bevorzugte vorgewählte Höchsttemperatur für Metallerzeugnisse ist 132ºC.
Im Verfahren der Erfindung beträgt die Temperatur unter der vorgewählten maximalen Temperatur, bei der das Strömen des Plasmagases wieder einsetzt, nicht mehr als 3ºC und vorzugsweise nicht mehr als 2ºC weniger als die vorgewählte Höchsttemperatur.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Fig.1 ist eine Draufsicht eines Plasmasterilisators, der sich zur Verwendung im Verfahren der Erfindung eignet;
Fig.2 ist eine Vorderansicht der Plasmasterilisator-Ausführungsform von Fig.1;
Fig.3 ist eine Querschnittsansicht der Plasmasterilisator-Ausführungsform der Figuren 1 und 2 entlang der Linie 3-3 in Fig.2;
Fig.4 ist eine Querschnittsansicht der Plasmasterilisator-Ausführungsform von Fig.3 entlang der Linie 4-4;
Fig.5 ist eine Querschnittsansicht des Rohrs 54 entlang der Linie 5-5 in Fig.3;
Fig.6 ist eine Querschnittsansicht des Rohrs 58 entlang Linie 6-6 in Fig.3,
Fig.7 ist eine Querschnittsansicht des Rohrs 56 entlang Linie 7-7 in Fig.3;
Fig.8 ist eine Teilquerschnittsansicht des Plasmageneratorrohrs und der Plasmageneratoranordnung der Ausführungsform von Fig.1;
Fig.9 ist eine fragmentarische, teilweise im Querschnitt dargestellte Detailansicht des Plasmageneratorrohrs des in Fig.8 gezeigten Plasmagenerators;
Fig.10 ist eine Querschnittsansicht des Wellenleiters der Ausführungsform von Fig.1 entlang der Linie 10-10 in Fig.3;
Fig.11 ist eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen Einzelwellenleiter- Ausführungsform des Plasmasterilisators, der sich zur Verwendung im Verfahren der Erfindung eignet;
Fig.12 ist eine Querschnittsansicht des Wellenleiters der Ausführungsform von Fig.11 entlang der Linie 12-12;
Fig.13 ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Mehrfachmagnetfeldröhren-Ausführungsform;
Fig.14 ist eine Vorderquerschnittsansicht der Mehrfachwellenleiter-Ausführungsform des Plasmasterilisators entlang der Linie 14-14 von Fig.13;
Fig.15 ist eine Teilquerschnittsansicht des Plasmageneratorrohrs und der Plasmageneratoranordnung der Ausführungsform von Fig.13.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In Krankenhäusern arbeitete man ursprünglich mit Desinfektionsmitteln und Dampfautoklaven, um Geräte zu sterilisieren. In den letzten Jahren ermöglichte die Ethylenoxidgassterilisation die Sterilisation von verpackten Erzeugnissen, Arzneimitteln und medizinischen Bedarfsartikeln, wobei der Krankenhausbetrieb von diesen Verfahren- in hohem Maße abhängig ist. Ethylenoxid ist heute als gefährliches Karzinogen bekannt, und einige neue bundesstaatliche Gesetze zum Schutz von Arbeitnehmern und der Umwelt untersagen die weitere Verwendung von Ethylenoxidsterilisatoren im Krankenhausbetrieb.
Zahlreiche Gasplasmasterilisatoren unter Verwendung sehr unterschiedlicher Gase wurden in der Patentliteratur beschrieben. Einige wurden auch kommerziell hergestellt. Einige konzentrierten sich auf Probleme der Kontamination durch Rückstände. Die oben beschriebenen Gassterilisatoren erfüllen aktuelle in Vorschriften festgelegte Rückstandsstoff- und Abgasemissionsnormen verschiedener Bundesstaaten nicht, da sie unannehmbare Rückstände zurücklassen, Abgasemissionen bewirken, die eine potentielle Gefahrenquelle für das Krankenhauspersonal darstellen, oder die inakzeptable Zerstörung von Verpackungsmaterialien nach sich ziehen. Da dabei an die Stelle eines Risikos ein anderes tritt, sind sie kein zufriedenstellender Ersatz für die Ethylenoxidsterilisation.
Beim Verfahren der Erfindung erzeugt der Gassterilisator ein Plasma aus Gasgemischen, die Argon, Helium und/oder Stickstoff; und Sauerstoff und/oder Wasserstoff und gegebenenfalls Inertgase und Kohlendioxid enthalten. Die Abgasprodukte entsprechen vollkommen den aktuellen Umwelt- und Betriebssicherheitsauflagen, wobei die Produkte des Plasmas fast zur Gänze Wasserdampf, Kohlendioxid und nichttoxische Gase sind, die normalerweise in der Atmosphäre enthalten sind.
Der Ausdruck "Plasma" bezieht sich hierin auf jenen Teil des Gases oder der Dämpfe, der Elektronen, Ionen, freie Radikale, dissoziierte und/oder angeregte Atome oder Moleküle enthält, die infolge des angelegten elektrischen oder elektromagnetischen Felds entstehen, einschließlich jeder begleitenden Strahlung, die möglicherweise auch erzeugt wurde. Das elektromagnetische Feld kann einen breiten Frequenzbereich umfassen und durch eine Magnetfeldröhre, Triftröhre oder HF-Spule erzeugt werden. Der Einfachkeit der Darstellung wegen erläutert die nachfolgende nichteinschränkende Beschreibung die Verwendung einer Magnetfeldröhre als Quelle des elektromagnetischen Felds, wobei die Verwendung aller anderen geeigneten Quellen für das elektromagnetische Feld, das zur Plasmaproduktion erforderlich ist, auch im Schutzbereich der Erfindung liegt, z.B. Magnetfeldröhren, Triftröhren, HF-Spulen u.dgl.
Der Ausdruck "Sterilisation" betrifft ein Verfahren, durch das alle lebensfähigen Formen von Mikroorganismen zerstört oder von einem Gegenstand entfernt werden. Da Mikroorganismen gemäß der chemischen Kinetik erster Ordnung sterben, definiert man die Sterilität üblicherweise als "Wahrscheinlichkeit von Überlebenden". Das praktische Ziel eines Sterilisationsverfahrens wird daher als eine Wahrscheinlichkeit gemessen (z.B. 10&supmin;³, 10&supmin;&sup6;, 10&supmin;¹²), die die letale Wirkung einer bestimmten Sterilisationsdosis oder eines bestimmten Sterilisationsschemas ausdrückt. Normalerweise nimmt man an, daß eine Verlängerung der Zeitspanne, während der bestimmte Sterilisationsbedingungen herrschen, die Wahrscheinlichkeit von Überlebenden entsprechend senkt. Das Verdoppeln der Sterilisationszeit unter identischen Bedingungen würde zu einer Verdopplung des Exponenten des Wahrscheinlichkeitsausdrucks führen; z.B. würde 10&supmin;&sup6; zu 10&supmin;¹² werden.
Die Sterilisationsrate ist bei Plasmagasen termperaturabhängig, wobei die Rate mit zunehmender Temperatur ansteigt. Eine hohe Sterilisationsrate steigert die Durchsatzkapazität und verringert die Zeit, die zur Rückgabe sterilisierter Gegenstände erforderlich ist. Die korrodierenden Eigenschaften der Plasmagase nehmen allerdings auch mit der Temperatur zu. Eine übermäßige Temperatur kann die zu sterilisierenden Erzeugnisse beschädigen. Das Halten des Temperaturwerts in der Sterilisationskammer bei einer maximal wirksamen vorgewählten Temperatur, die zur raschesten Sterilisationsrate führt, die eine Beschädigung der sterilisierten Erzeugnisse ausschließt, ist in Sterilisationssystemen ein wichtiges Ziel.
Das Verfahren der Erfindung hängt zur Gänze von den Plasmagasen ab, die verwendet werden, um die Sterilisationskammer zu erhitzen. Eine höhere Temperatur kann erzielt werden, indem das Plasmagasvolumen, das in die Kammer eindringt, oder die Plasmagasenergie - durch Erhöhung der elektromagnetischen Energie in der Plasmagaskammer - gesteigert wird. Die antimikrobielle Tötuntsrate nimmt mit steigender Plasmagasenergie zu. Beim Verfahren der Erfindung wird die Plasmagasenergie so gewählt, dass sie mehr als ausreichend ist, um die Sterilisationskammer bei einer erwünschten Temperatur zu halten. Das Strömen von Plasmagasen wird fortgesetzt, bis die Temperatur in der Sterilisationskammer die vorgewählte maximale Temperatur erreicht. Das Strömen des Plasmagases wird dann beendet, wodurch die Temperatur in der Sterilisationskammer sinken kann. Der Temperaturabfall macht vorzugsweise weniger als 3ºC und optimalerweise weniger als 2ºC aus. Wenn die vorgewählte tiefere Temperatur erreicht ist, setzt die Zufuhr von Plasmagas in die Sterilisationskammer wieder ein. Die Temperatur steigt wieder auf die vorgewählte maximale Temperatur, und die Plasmagaszufuhr wird dann unterbrochen. Dieser Plasmazyklus wird fortgesetzt, bis der erwünschte Sterilisationsgrad erreicht ist. Der Plasmazyklus hält die Temperatur der Sterilisationskammer in einem schmalen Band, das etwa der wirksamsten Sterilisationstemperatur entspricht.
Die Anzahl an Plasmazyklen in einem ganzen Sterilisationszyklus hängt von der erwünschten Sterilisationstemperatur ab, wobei häufigere Zyklen beim größeren Wärmeverlust bei höheren Temperaturen auftreten und weniger häufige Zyklen beim geringeren Wärmeverlust bei tieferen vorgewählten Höchsttemperaturen auftreten. Die Anzahl an Plasmazyklen ist üblicherweise mehr als fünf.
Zum Sterilisieren von verpackten Erzeugnissen umfaßt ein bevorzugter Zyklus das Aussetzen eines Erzeugnisses einem Gasplasma, das in einer Plasmaerzeugungskammer aus einem Gasgemisch erzeugt wird und im wesentlichen aus Argon, Helium, Stickstoff oder Gemische davon; von 1 bis 21 Vol.-% Sauerstoff; und von 1 bis 10 Vol.-% Wasserstoff besteht, in einer Sterilisationskammer. Das Einwirken der Plasmagase erfolgt vorzugsweise bei einem Druck von 0,1 bis 10 Torr, vorzugsweise 1 bis 10 Torr. Eine bevorzugte vorgewählte Höchsttemperatur in der Sterilisationskammer ist etwa 63ºC. Höhere Temperaturen sind möglich, sofern die zur wirksamen Sterilisation erforderliche Zeit die Verpackungsmaterialien nicht stark beschädigt. Dann wird das Strömen der Plasmagase in die Sterilisationskammer beendet, bis die Temperatur in der Sterilisationskammer auf nicht weniger als 60ºC, vorzugsweise auf nicht weniger als 61ºC sinkt.
Für Erzeugnisse mit organischen Polymeren, die gegenüber Plasmagasen empfindlich sind, beträgt die vorgewählte maximale Temperatur etwa 82ºC. Für Metallgegenstände wie z.B. Gegenstände aus rostfreiem Stahl kann die vorgewählte maximale Temperatur eine viel höhere Temperatur sein. Eine vorgewählte maximale Temperatur für Metallerzeugnisse ist günstigerweise etwa 132ºC.
Das Beenden des Plasmagasflusses erfolgt am besten durch Unterbrechen der Energiezufuhr der Magnetfeldröhre, der HF-Schaltung oder eines anderen Plasmagenerators. Wenn die Vakuumpumpe die Sterilisationskammer weiter evakuiert, während der Plasmagasflus abgebrochen ist, wird ein unerwarteter Vorteil erzielt. Der Druck in der Sterilisationskammer fällt auf weniger als 1 Torr, vorzugsweise weniger als 0,1 Torr. Der Druck steigt an, wenn die Plasmagasströmung wieder einsetzt. Dieser gleichzeitige Druckzyklus steigert offenbar die Diffusion von Plasmagasen durch die porösen Verpackungsmaterialien, wodurch der Kontakt von Plasmagasen mit Mikroorganismen intensiviert und die Sterilisationsrate erhöht wird.
Das Verfahren der Erfindung verwendet ein Sterilisationsplasma, das aus einem Gemisch von Sauerstoff; Argon, Helium und/oder Stickstoff; und Wasserstoff oder mit einem Gemisch von Luft und Wasserstoff, ergänzt durch Sauerstoff oder Stickstoff zur Erzielung der erwünschten Verhältnisse, erzeugt wird. Die Plasmazufuhrphase des Zyklus erfolgt bei einem Vakuum von 0,1 bis 10 Torr, vorzugsweise von 1 bis 3 Torr.
Das Verfahren der Erfindung zur Plasmasterilisation umfaßt das Einwirken eines Plasmas auf ein zu sterilisierendes Erzeugnis, welches Plasma aus einem gasförmigen Gemisch von Argon, Helium oder Stickstoff, vermischt mit Sauerstoff und/oder Wasserstoff bei der vorgewählten maximalen Temperatur, einem Druck von 0,1 bis 10 Torr und einer Behandlungszeit von zumindest 5, vorzugsweise von 10 bis 15 Minuten, erzeugt wird. Zum Sterilisieren von verpackten Artikeln können die Gasgemische, aus denen das Plasma erzeugt wird, von 1 bis 21 Vol.-% Sauerstoff und von 1 bis 20 Vol.-% Wasserstoff enthalten, wobei der Rest aus Argon, Helium und/oder Stickstoff sowie gegebenenfalls kleinen Mengen an Inertgasen besteht.
Die Gasgemische, die Plasmen zum Sterilisierung von Packungen erzeugen, enthalten vorzugsweise von 1 bis 10 Vol.-% Sauerstoff und von 2 bis 8 Vol.-% Wasserstoff sowie gegebenenfalls von 2 bis 8 Vol.-% Sauerstoff und von 3 bis 7 Vol.-% Wasserstoff.
In einer alternativen Ausführungsform werden die verpackten Erzeugnisse zumindest 15 Minuten lang, vorzugsweise 1 bis 5 Stunden lang, durch Plasmabehandlung in Zyklen sterilisiert, wobei das Plasma aus einem Gasgemisch erzeugt wird, das 1 bis 10 Vol.-% Wasserstoff und von 90 bis 99 Vol.-% Argon, Helium und/oder Stickstoff enthält, wobei Sauerstoff in kleinen Mengen oder überhaupt nicht vorhanden ist und das optimale Gemisch 5 Vol.-% Wasserstoff und etwa 95 Vol.-% Argon umfaßt.
In einem optimalen Sterilisationsverfahren werden die zu sterilisierenden Erzeugnisse auf herkömmlichen Gittern in die Sterilisationskammer gestellt, damit das Plasma alle Oberflächen der Erzeugnisse erreichen kann. Die Kammer wird geschlossen und evakuiert, die Plasmaerzeugung wird gestartet und das Plasma in und durch die Sterilisationskammer geleitet.
Die Plasmakomponenten haben eine kurze Lebensdauer und zerfallen schnell, um Wasserdampf (Gas), Kohlendioxid und andere nichttoxische Komponenten zu bilden, die normalerweise in der Luft enthalten sind. Sie sind als Reststoffe oder Abgaskomponenten völlig annehmbar.
Das gepulste Plasmaverfahren der Erfindung kann am wirksamsten in Kombination mit Behandlungszyklen angewendet werden, die das Einwirken von sterilisierenden antimikrobiellen Dämpfen oder Gasen auf die Erzeugnisse umfassen (siehe US-A- 5084239, US-A-5244629 und US-A-5413758).
Das Verfahren der Erfindung kann in jeder Art von Plasmasterilisator durchgeführt werden, unter anderem in Sterilisatoren, in denen die Sterilisation durch Aussetzen eines Erzeugnisses dem elektromagnetischen Feld des Plasmagenerators erfolgt. Die bevorzugten Plasmasterilisatoren zur Verwendung im Verfahren der Erfindung besitzen eine von der Sterilisationskammer getrennte Plasmaerzeugungskammer, und die Gasplasmaprodukte strömen von der Plasmaerzeugungskammer in die einen zu sterilisierenden Gegenstand enthaltende Sterilisationskammer.
Fig.1 ist eine Draufsicht und Fig.2 eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Einzelwellenleiter-Plasmasterilisators. Dieser besitzt einen Plasmagenerator 2 und eine Sterilisationskammer 4. Der Plasmagenerator 2 umfaßt einen Generator für ein elektromagnetisches Feld wie z.B. eine Magnetfeldröhre 6 und einen Wellenleiter 8, der das elektromagnetische Feld lenkt. Die Plasmaquellengase werden durch Speisungsrohre von den Gaszufuhrrohren 16, 18 und 20, die aus dem Steuerventilkomplex 22 führen, in Plasmaerzeugungs- und -zufuhrrohre 10, 12 und 14 geleitet. Einzelne Gase werden von den (nicht dargestellten) Druckgasquellen durch die Einlaßleitungen 24, 25 und 26 eingespeist. Der Betrieb der Steuerventile im Ventilkomplex 22 wird mittels Standardverfahren durch die zentrale Prozessoreinheit (CPU) 28 gesteuert. Die Steuerventile und CPU können herkömmliche Standardeinrichtungen sein, die zur Gasströmungssteuerung in Plasmaerzeugungsgeräten verwendet werden.
Die Sterilisationskammer 4 umfaßt eine Deckplatte 30, Seitenplatten 32 und 34, eine Bodenplatte 36, eine Rückplatte 37 und eine vordere Dichtungstür 38, durch die zu sterilisierende Erzeugnisse oder Materialien in die Kammer eingebracht werden. Die Platten sind abgedichtet aneinander befestigt, um eine Vakuumkammer zu bilden, z.B. durch Schweißen. Die Tür 38 ist abgedichtet an der Sterilisationskammer befestigt. Sie ist an der Spitze, an der Seite oder am Boden mit herkömmlichen Stiftscharnieren (Struktur nicht dargestellt) gelenkig verbunden, um gegen anliegende Oberflächen und eine O-Ringdichtung 40 (Fig.3) der Seiten-, Deck- und Bodenplatte zu schwingen, wobei sie die Druckdifferenz zwischen dem inneren Kammervakuum und dem umgebenden Atmosphärendruck sicher festhält.
Die Platten und die Tür können aus jedem Material bestehen, das die Festigkeit aufweist, die erforderlich ist, um dem äußeren Atmosphärendruck standzuhalten, wen die Kammer evakuiert wird. Platten aus rostfreiem Stahl oder Aluminium sind vorzuziehen. Das Material der inneren Oberfläche der Kammer ist entscheidend und hat einen großen Einfluß auf die Anzahl der "tötenden Spezies", die in der Kammer verfügbar sind. Ein optimales Material ist reines (98%) Aluminium, das entweder als Auskleidung oder als thermisch gespritzte Schicht auf alle Innenwände der Kammer aus rostfreiem Stahl aufgebracht werden kann. Ein alternatives Material ist Nickel.
Antimikrobielle Additive werden als Flüssigkeit oder Dampf durch die Rohrleitung 35 in die Einlaßöffnung 39 (Fig.4) eingebracht. Die Gase werden durch die Abgasauslaßöffnung 42, dem Isolationsventil 43 und der Abgasrohrleitung 45 in ein herkömmliches, (nicht dargestelltes) Vakuumpumpensystem abgeleitet.
Fig.3 ist eine Querschnittdraufsicht der Plasmasterilisator-Ausführungsform der Figuren 1 und 2 entlang der Linie 3-3 in Fig.2. Fig.4 ist eine Seitenquerschnittansicht der Plasmasterilistator-Ausführungsform der Figuren 1 und 3 entlang der Linie 4-4 in Fig.3. Jeder der Plasmageneratoren 10, 12 und 14 umfaßt einen Einlaßaufsatz 44 mit Gaseinlaßöffnungen 46, 48 und 50, die zum entsprechenden Gasgeneratorrohr 51, 52 oder 53 führen, das durch den Wellenleiter 8 führt. Im Wellenleiter 8 werden die Gase angeregt und wandeln sich in den Rohren 51, 52 und 53 in ein Plasma um. Das Gasgeneratorrohr lenkt den Plasmafluß in die Gasverteilerrohre 54, 56 und 58, von denen das Plasma in die Sterilisationskammer 60 eingespeist wird. Die Gasgeneratorrohre sind in röhrenförmigen Metallkühlrohren 62 und 64 eingeschlossen. Die Aufsätze 44 und die Kühlrohre 62 und 64 sind vorzugsweise mit herkömmlichen Nuten oder Kühlrippen (nicht dargestellt) versehen, um ihre Effizienz bei der Ableitung von Wärme von den Gasgeneratorrohren zu steigern. Die distalen Enden der Gasverteilerrohre 54, 56 und 58 werden durch auf der Seitenplatte 32 montierte, federgespannte Endträger 66 abgestützt.
Die Tür 38 wird durch Atmosphärendruck gegen die O-Ringdichtung 40, die im Flansch 41 montiert ist, der sich von den Seitenplatten 32 und 34 sowie der Deck- und Bodenplatte 30 und 36 (nicht dargestellt) ausgehend erstreckt, in dichtendem Eingriff gehalten. Gegebenenfalls können zusätzlich herkömmliche Verschlußklemmen oder Verriegelungseinrichtungen verwendet werden, um das Verschließen der Tür vor Beginn der Kammerevakuierung sicherzustellen.
Figuren 5, 6 und 7 sind Querschnittansichten der Gasverteilrohre 54, 58 bzw. 56, die die Winkelpositionen der Gasverteilerauslaßöffnungen darstellen. Die Auslaßöffnungen sind so positioniert, dass ein Plasmafluß zu allen unteren Abschnitten der Sterilisationskammer 60 ermöglicht wird, wo sich die zu sterilisierenden Erzeugnisse befinden. Das in Fig.5 gezeigte Rohr 54 ist angrenzend zur Rückplatte 37 positioniert und lenkt die Plasmagase durch die Auslaßöffnungen 70 bzw. 72 nach unten und hin zum unteren Mittelpunkt der Kammer. Das in Fig. 6 gezeigte Rohr 58 befindet sich neben der Tür und lenkt die Plasmagase durch die Auslaßöffnungen 74 bzw. 76 nach unten und hin zum unteren Mittelpunkt der Kammer. Das in Fig.7 gezeigte Rohr 56 befindet sich im Mittelabschnitt der Kammer 60 und führt Plasmagase durch die Auslaßöffnungen 78 und 80 seitlich nach unten. Die für die Verteilerrohre gezeigten Auslaßöffnungen sind repräsentativ und können in jede andere Konfiguration umgeändert werden, die eine optimale Plasmaverteilung zu der oder den Sterilisationszone(n) der Kammer erzielt. Obwohl nur eine Winkelanordnung dargestellt ist, kann jedes Rohr auf Wunsch auf seiner Länge mehr als eine im Winkel angeordnete Gruppe an Auslaßöffnungen besitzen, die jeweils unterschiedliche Winkel im Verlauf der Rohrlänge aufweisen. Bei der Auswahl an Auslaßöffnungswinkeln und -positionen sollte man berücksichtigen, wie die zu sterilisierenden Erzeugnisse in die Kammer eingebracht werden sollen und welche Art von Erzeugnis zu sterilisieren ist.
Das Plasma wird durch eine Richtungsänderung von vorzugsweise zumindest 90º geleitet, bevor es in die Sterilisationskammer abgegeben wird. Dies verhindert ein direktes Auftreffen des heißen Plasmas auf die zu sterilisierenden Erzeugnisse, wodurch die Oxidation empfindlicher Verpackungsmaterialien durch die aktivierten Sauerstoffatome im Plasma stark eingeschränkt wird.
Fig.8 ist eine teilweise im Querschnitt dargestellte fragmentarische Detaildraufsicht des Plasmageneratorrohrs 12 aus Fig.3, und Fig.9 ist eine detailliertere Ansicht der in Fig.3 gezeigten Plasmageneratorrohr-Auslaßanordnung. Die Gaseinlaßöffnungen 46 und 50 im Gaseinlaßaufsatz 44 sind durch Durchgänge 82 und 84 mit dem Gaseinlaßdurchgang 86 verbunden, der in der Einlaßöffnung 48 beginnt. Die in die Einlaßöffnungen eingespeisten Gase werden im Durchgang 86 vermischt. Das Gasgemisch gelangt in das proximale Ende des Rohrs 52 und durch die Anregungszone 87 innerhalb des Wellenleiters 8, in dem das Plasma gebildet wird. Das proximale Ende des Plasmageneratorrohrs 52 wird von einem zylindrischen Vorsprung 88 gehalten. Ein O- Ring 90 oder eine andere Art von Dichtung bildet damit eine gasdichte Dichtung, wodurch ein reduzierter Druck in Rohr 52 beibehalten und das Eintreten von Atmosphärengas in das System verhindert wird.
In dieser Schnittansicht ist ein gegebenenfalls vorhandener Plasmastarterionisator dargestellt. Die Spitze 81 ist durch eine isolierte Leitung 83 (schematisch dargestellt) mit einer Stromversorgung 85 verbunden, die durch eine herkömmliche 115 V-Wechselstromversorgung betrieben werden kann. Eine Erdleitung 89 aus der Stromversorgung ist mit dem Gaseinlaßaufsatz 44 verbunden. Das elektrische Feld ionisiert einen Teil der aus der Öffnung 48 durch den Durchgang 86 strömenden Gasmoleküle, wobei die ionisierten Gase auf ihrem Weg durch die Zone 87 rasch ein Plasma bilden. Der Ionisator kann in jedem Einlaßgasdurchgang jeder Ausführungsform des vorliegenden Plasmasterilisators positioniert sein.
Bezug nehmend auf Fig.9 ist die Außenfläche 92 des distalen Endes des Plasmageneratorrohrs 52 nach innen verjüngt und durch den O-Ring 94 oder eine andere Form von Dichtung mit der Rückplatte 37 abgedichtet. Das distale Ende des Rohrs 52 weist eine größere Dicke auf und bildet eine Venturidüse 96 mit glatter Oberfläche und verringerer Querschnittfläche. Der am proximalen Ende des Plasmaverteilerrohrs 56 befindliche Aufsatz 98 besitzt eine vorgewählte verengte Öffnung 99 mit weiter verringerter Querschnittfläche. Diese Verengungen sind entscheidende Merkmale der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, da sie eine Druckdifferenz zwischen der Niederdruck-Plasmaerzeugungszone 87 und dem Vakuum im Verteilerrohr 56 und in der Sterilisationskammer 60 schaffen.
Der Durchmesser der verengten Öffnung 99 ist so ausgewählt, dass ein Gegendruck von 0,3 bis 10 Torr, vorzugsweise 1 bis 5 Torr und optimalerweise 5 bis 6 Torr, in der Plasmaerzeugungszone beibehalten wird, wobei der Vakuumkammerdruck im Bereich von 0,3 bis 2 Torr liegt. Dieser Druck sorgt für optimalen Energieverbrauch und Plasmaerzeugung mit den Gasgemischen, die Sauerstoff; Argon, Helium und/oder Stickstoff; und/oder Wasserstoff enthalten, und ist ein wesentlicher Faktor zur Erzielung einer hohen Plasmaausbeute bei minimaler Temperatur und minimalem Energieaufwand, der durch die vorliegende Ausführungsform ermöglicht wird. Für die meisten Betriebsparameter kann die Verengung 99 einen Durchmesser von 4,82 bis 8,00 mm, vorzugsweise von 6,28 bis 6,54 mm, aufweisen.
Fig.10 ist eine Querschnittansicht des Wellenleiters der Ausführungsform von Fig.1 entlang der Linie 10-10 in Fig.3. Der Wellenleiter besteht aus der Deck- und Bodenplatte 100 und 102, Seitenplatten 104 und 106 (Fig.3) sowie den Endplatten 108 und 110, die miteinander verschraubt oder verschweißt sind. Ein einzelner Magnetfeldröhrenstab 112 befindet sich am Ende des Wellenleiters 8. Die Plasmaerzeugungsrohre 51, 52 und 53 sind im Wellenleiter 8 untergebracht. Die Positionen der Plasmaerzeugungsrohre sind so ausgewählt, dass für die maximale Umwandlung der Energie des elektromagnetischen Felds in Plasma gesorgt ist. Das Rohr 53 befindet sich in einer solchen Zone, dass ein Drittel des Felds und nicht jene Zonen des Felds wirken, die bei den Rohren 51 und 52 wirken. Das Rohr 52 ist in einer solchen Zone positioniert, dass ein Drittel des Felds (die Hälfte des verbleibenden Felds) und nicht jene Feldzone wirkt, die beim Rohr 51 wirkt. Das Rohr 51 ist so positioniert, dass in maximaler Weise der Rest des Felds zuwirkt. Durch diese Konfiguration kann eine einzelne Magnetfeldröhre verwendet werden, um Plasma mit einer Vielzahl an Gaserzeugungsrohren zu erzeugen. Die genaue Positionierung der Rohre erreicht dieses Ergebnis je nach den Dimensionen des Wellenleiters und der Wellenlänge oder Frequenz der Anregungswelle.
Die drei Rohre in Fig.10 wurden in beispielhafter und nicht einschränkender Weise beschreiben. Es kann jede gerade oder ungerade Anzahl an Rohren verwendet werden, bis die gesamte Energie des elektromagnetischen Felds absorbiert ist.
Fig.11 ist eine Querschnittvorderansicht einer alternativen Einzelwellenleiter- Ausführungsform des Plasmasterilisators. Drei Plasmaerzeugungseinheiten 120 sind über der durch die obere Platte 124, untere Platte 126, Rückplatte 128, Rückplatte 130 und Seitenplatten 128 und 132 definierten Sterilisationskammer 122 angeordnet. Die (nicht dargestellte) Türplatte kann an der Vorderseite der Kammer montiert werden, wie dies oben in bezug auf Figuren 2 und 3 beschrieben ist, und bildet mit den Vorderkanten der Kammerwände einen dichtenden Eingriff. Die Gase werden durch die Auslaßöffnungen 136 in der Bodenplatte 126 aus der Kammer geleitet.
Die Plasmageneratoren umfassen eine Einlaßöffnung für gemischte Gase 138, die zu den Plasmaerzeugungsrohren 139, 140 und 141 führt, die im Wellenleiter 142 positioniert sind, wo die Gase angeregt und in ein Plasma umgewandelt werden. Das Plasma wird durch die Plasmaverteiler 144 in das Innere der Sterilisationskammer 122 geführt. Jeder Plasmaverteiler 144 kann eine weiter unten in bezug auf die Ausführungsform von Fig.14 ausführlich beschriebene T-Konfiguration aufweisen. Die Plasmaerzeugungsquelle ist in der vorliegenden Ausführungsform ein am Ende des Wellenleiters 142 befindliche Magnetfeldröhre 146.
Fig.12 ist eine Querschnittansicht des Wellenleiters der Ausführungsform von Fig.11 entlang der Linie 12-12 in Fig.11. Der Wellenleiter besteht aus einer Deck- und einer Bodenplatte 150 und 152 (Fig.11), Seitenplatten 154 und 156 sowie Endplatten 158 und 160, die miteinander verschraubt oder verschweißt sind. Ein einzelner Magnetfeldröhrenstab 162 befindet sich am Ende des Wellenleiters 142. Die Plasmaerzeugungsrohre 139, 140 und 141 sind im Wellenleiter 142 positioniert. Die Positionen der Plasmaerzeugungsrohre sind so ausgewählt, dass eine maximale Umwandlung der Energie des elektromagnetischen Felds in Plasma ermöglicht wird. Das Rohr 141 ist in einer solchen Zone angeordnet, dass ein Drittel des Felds und nicht jene Zonen des Felds wirken, die bei den Rohren 140 und 139 wirken. Das Rohr 140 ist in einer solchen Zone angeordnet, dass ein Drittel des Felds (die Hälfte des verbleibenden Felds) und nicht jene Feldzone wirkt, die beim Rohr 139 wirkt. Das Rohr 139 ist so angeordnet, dass in maximaler Weise der Rest des Felds wirkt. Bei dieser Konfiguration kann eine einzelne Magnetfeldröhre verwendet werden, um Plasma mit einer Vielzahl an Gaserzeugungsrohren zu erzeugen. Die genaue Positionierung der Rohre, die dieses Ergebnis erzielt, hängt von den Dimensionen des Wellenleiters und der Wellenlänge oder Frequenz der Anregungswelle ab. Drei Rohre wurden in Fig.12 als Beispiel und in nicht einschränkender Weise gezeigt. Jede gerade oder ungerade Anzahl an Rohren kann verwendet werden, bis die gesamte Energie des elektromagnetischen Felds absorbiert ist.
Die Konstruktionsdetails des Plasmageneratorrohrs und der Plasmaverteilerrohrdichtungen und -strömungsverenger besitzen die gleiche Konfiguration wie die korrespondierenden Elemente in der Ausführungsform von Fig.11 und sind hierin unter Bezugnahme auf diese weiter oben ausführlich beschrieben.
Fig.13 ist eine Querschnittvorderansicht einer Plasmasterilisator-Ausführungsform mit mehreren Magnetfeldröhren, und Fig.14 ist eine Querschnittseitenansicht entlang der Linie 14-14 in Fig.13. Drei Plasmageneratoren 208 der vorliegenden Ausführungsform sind über dem Sterilisationskammerhohlraum 229 positioniert, wobei jeder ein Plasma erzeugt, das aus einem Gasgemisch von Sauerstoff; Argon, Helium und/oder Stickstoff; und/oder Wasserstoff besteht, das durch die Einlässe 210 in ein Plasmaerzeugungsrohr 230 eingeleitet werden, das sich in den jeweiligen Wellenleitern 202 befindet. Das erzeugte Plasma wird durch Plasmaerzeugungsrohre 230 durch jeweilige Gasverteiler 211, 212 und 213 in die Sterilisationskammer 229 eingespeist.
Die Sterilisationskammer 229 besteht aus Metallplatten, die so verschweißt sind, daß sie eine gasdichte Konstruktion bilden, die beim Evakuieren der Kammer äußeren Drücken standhalten kann. Die Konstruktion umfaßt die Deckplatte 214, die Bodenplatte 216, die Rückplatte 218 die Seitenplatten 217 und 219. Die Auslaßöffnungen 222 sind in der Bodenplatte 216 angebracht. Die Tür 224 wird durch herkömmliche Stiftscharniere o.dgl. (nicht dargestellt) gehalten, die an der Seite, am Oberteil oder am Boden der Kammerwände montiert sind, wie dies bezüglich der Ausführungsform von Fig.1 oben beschrieben wurde. Die Tür 224 wird durch Atmosphärendruck in dichtendem Eingriff gegen den O-Ring 225 gehalten, der im Flansch 227 angebracht ist, der sich um die Seitenplatten 217 und 219 sowie die Deck- und der Bodenplatte 214 und 216 (nicht dargestellt) erstreckt. Gegebenenfalls können zusätzliche Verschlußklemmen oder Verriegelungseinrichtungen verwendet werden, um das Verschließen der Tür vor Beginn des Evakuierens der Kammer sicherzustellen.
Bezug nehmend auf Fig.14 werden die Sauerstoff-; Argon-, Helium- und/oder Stickstoff-; und/oder Wasserstoffgase durch die Einlaßleitungen 228, 231 und 232 der durch die CPU 234 gesteuerten Steuerventil- und Gasmischeinheit 233 zugeführt. Das Gasgemisch wird durch die Leitung 235 in die Einlaßöffnung 210 eingespeist und dann zum Plasmaerzeugungsrohr 230 gleitet, wo es angeregt wird, um ein Gasplasma zu bilden. Die Steuerventile und die CPU können herkömmliche Vorrichtungen sein, die bei der Gasflußsteuerung in Plasmaerzeugungsgeräten zum Einsatz kommen. Der Wellenleiter 202 leitet die durch die Magnetfeldröhre 206 erzeugten elektromagnetischen Wellen in einem Muster, das die elektromagnetische Energie in einer Zone konzentriert, in der sich das Plasmageneratorrohr 230 befindet. Ein Abstimmstab 240 kann vertikal positioniert sein, um die elektromagnetischen Wellen abzustimmen, sodaß die Plasmaerzeugung optimal abläuft. Das Gasplasma wird dann dem Gasverteiler 212 und seinem Y- oder T-Verteilerabschnitt 241 zugeführt. Die horizontalen Verteiler besitzen abgewinkelte Auslaßöffnungen, deren Position und Winkelverschiebung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform der Figuren 5-7 beschrieben wurde. Das Plasma wird zumindest zweimal durch eine Richtungsänderung von 90º geleitet, bevor es in die Sterilisationskammer abgegeben wird. Dies verhindert das direkte Auftreffen von heißem, gerade gebildetem Pasma auf die zu sterilisierenden Erzeugnisse, wodurch die Oxidation empfindlicher Verpackungsmaterialien durch die aktivierten Sauerstoffatome im Plasma stark eingeschränkt wird.
Fig.15 ist eine fragmentarische Querschnittansicht des Plasmaerzeugungsrohrs des in Fig.14 gezeigten Plasmagenerators und veranschaulicht Details der Rohrkonstruktion und ihrer Verbindung mit dem Gasverteilerrohr. Das Rohr 230 wird durch den O-Ring 252 oder eine ähnliche Dichtung in einem dichtenden Eingriff mit dem Wärmestrahleraufsatz 250 gehalten. Das untere distale Ende des Rohrs wird durch einen O-Ring 256 mit der unteren Wärmestrahlerbuchse ebenfalls in dichtendem Eingriff gehalten. Das proximale Ende des Verteilerrohrs 212 erstreckt sich in das distale Endes des Rohrs 230 und wird durch einen O-Ring 258 in dichtender Beziehung mit der unteren Wärmestrahlerbuchse gehalten. Der Aufsatz 260 befindet sich am proximalen Ende des Plasmaverteilerrohrs 212 und besitzt eine vorgewählte verengte Öffnung 262 mit noch geringerer Querschnittfläche. Wie bezüglich der in Fig.9 gezeigten Ausführungsform beschrieben ist, ist die Verengung ein wesentlicher Aspekt der Ausführungsform, da sie eine Druckdifferenz zwischen der Niederdruck- Plasmaerzeugungszone und dem Vakuumdruck im Verteilerrohr und in der Sterilisationksammer schafft.
Der Durchmesser der verengten Öffnung 262 ist so ausgewählt, dass ein Gegendruck von 0,3 bis 10 Torr, vorzugsweise von 1 bis 5 Torr in der Plasmaerzeugungszone aufrecherhalten wird, wobei der Vakuumkammerdruck im Bereich von 0,3 bis 2 Torr liegt. Dieser Druck sorgt für optimalen Energieverbrauch und Plasmaerzeugung mit Gasgemischen von Sauerstoff; Argon, Helium und/oder Stickstoff; und/oder Wasserstoff und ist ein wesentlicher Faktor bei der Erzielung einer hohen Plasmaausbeute bei minimaler Temperatur und minimalem Energiebedarf, der durch die vorliegende Vorrichtung ermöglicht wird. Für die meisten Betriebsparameter kann die Verengung 262 einen Durchmesser von 4,82 bis 8,00, vorzugsweise von 6,26 bis 6,54 mm, aufweisen.
Die zur Verwendung im Verfahren der Erfindung geeigneten Ausführungsformen von Plasmasterilisatoren wurden mit drei Plasmaerzeugungseinheiten vorgestellt. Die Anzahl dieser Erzeugungseinheiten ist jedoch nicht entscheidend und wird so gewählt, daß die Plasmaverteilung in der jeweils verwendeten Sterilisationkammer zufriedenstellend ist. Jede erwünschte Anzahl an Plasmageneratoren kann mit jeder Sterilisationskammer verwendet werden und liegt innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Es ist auch offenkundig, daß jede beliebige Zahl an Gasplasmarohren vorgesehen sein kann, worauf das elektromagnetische Feld wirkt, das durch eine Einzelmagnetfeldröhre mit der vorliegenden Wellenleiterkonfiguration erzeugt wird, und daß auch andere Wellenleiterkonfigurationen zur Erzielung dieser Wirkung in Frage kommen. Die bevorzugten Plasmaerzeugungsrohre und Plasmaverteilerrohre bestehen aus Quarz. Es können jedoch innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung alle anderen Materialien verwendet werden, die die notwendigen physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften zur Plasmaerzeugung in einem elektromagnetischen Feld und zur Beförderung von Plasma aufweisen.

Claims

1. Verfahren zur Plasmasterilisation innerhalb eines gesteuerten Temperaturbereichs, umfassend

a) das Einwirken eines Gasplasmas, das aus einer Plasmaerzeugungskammer strömt, auf ein Erzeugnis in einer Sterilisationskammer, bis die Temperatur in der Sterilisationskammer auf eine vorgewählte maximale Temperatur steigt;

b) das Beenden des Strömens des Gasplasmas zur Sterilisationskammer, bis die Temperatur in der Sterilisationskammer auf eine vorgewählte Temperatur unter der vorgewählten maximalen Temperatur fällt; und

c) das Wiederholen der Schritte (a) und (b), bis Sterilisation des Erzeugnisses, wie durch eine vorgewählte Wahrscheinlichkeit von Überlebenden definiert, bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Gasplasma aus einem Gemisch aus Gasen erzeugt wird, das im wesentlichen aus Argon, Helium, Stickstoff oder Gemischen daraus; von 1 bis 21 Vol.-% Sauerstoff; und von 1 bis 20 Vol.-% Wasserstoff besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Sterilisationskammer anfänglich einen Druck von etwa 0,1 Torr aufweist und dieser auf etwa 10 Torr steigt, wenn das Gasplasma in die Sterilisationskammer strömt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Sterilisationskammer einen Druck aufweist, der fällt, wenn der Gasplasma-Strom in die Sterilisationskammer beendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der Druck in der Sterilisationskammer auf über 1 Torr steigt, wenn das Gasplasma in die Sterilisationskammer strömt, und auf einen Druck unter 1 Torr fällt, wenn der Gasstrom in die Sterilisationskammer beendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Erzeugnis in einer Verpackung eingeschlossen ist, die eine poröse zellulosehältige Schicht umfaßt, und worin die vorgewählte Maximaltemperatur 63ºC nicht übersteigt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Erzeugnis ein organisches Polymer enthält und die vorgewählte Maximaltemperatur 82ºC nicht übersteigt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Erzeugnis Metall ist und die vorgewählte Maximaltemperatur 132ºC nicht übersteigt.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die vorgewählte Temperatur unter der vorgewählten Maximaltemperatur nicht mehr als 3ºC unter der vorgewählten Maximaltemperatur liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin: der Schritt des Einwirkens von Gasplasma auf ein Erzeugnis in einer Sterilisationskammer bei einem Druck von 0,1 bis 10 Torr durchgeführt wird, bis die Temperatur in der Sterilisationskammer auf etwa 63ºC steigt.

11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Gasplasma aus einem Gasgemisch erzeugt wird, das von 1 bis 10 Vol.-% Sauerstoff und von 3 bis 7 Vol.-% Wasserstoff enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugnis in einem porösen Behälter eingeschlossen ist und der Behälter während der Behandlung vom Gasplasma umgeben ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Gasplasma aus einem Gemisch aus Gasen erzeugt wird, das im wesentlichen aus von 1 bis 10 Vol.-% Wasserstoff und von 90 bis 99 Vol.-% Argon, Helium, Stickstoff oder Gemischen daraus besteht.