DE69637377T2

DE69637377T2 - Dampfsterilisation unter Verwendung von inorganischen Wasserstoffperoxidkomplexen

Info

Publication number: DE69637377T2
Application number: DE69637377T
Authority: DE
Inventors: Paul T. Jacobs; Szu-Min Lin; Xiaolan Chen
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: ATE381354T1; KR100457486B1; CA2235941A1; EP0862466A1; TW343922B; ATE317705T1; WO1997015333A1; EP1473044B1; ES2297336T3; AU704089B2; DE69635826T2; NO981827D0; KR970020122A; DE69637377D1; TW368418B; EP0862466B1; US5785934A; KR100483219B1; ES2257754T3; EP1473044A2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung von Wasserstoffperoxiddampf, um Gegenstände, wie etwa medizinische Instrumente, zu sterilisieren, und insbesondere die Verwendung eines anorganischen Wasserstoffperoxidkomplexes für solch ein Verfahren.
Beschreibung des Standes der Technik

Medizinische Instrumente sind traditionell unter Verwendung von entweder Hitze, wie sie etwa durch Dampf bereitgestellt wird, oder einer Chemikalie, wie etwa Formaldehyd oder Ethylenoxid, im Gas- oder Dampfzustand, sterilisiert worden. Jede dieser Methoden hat Nachteile. Viele medizinische Vorrichtungen, wie etwa Faseroptikvorrichtungen, Endoskope, Elektrowerkzeuge, etc., sind gegenüber Hitze, Feuchtigkeit oder beidem empfindlich. Formaldehyd und Ethylenoxid sind beides toxische Gase, die eine potentielle Gefahr für Beschäftigte im Gesundheitsbereich darstellen. Probleme mit Ethylenoxid sind besonders schwerwiegend, weil seine Verwendung lange Belüftungszeiten erfordert, um das Gas von Gegenständen zu entfernen, die sterilisiert worden sind. Dies macht die Sterilisationszykluszeit unerwünscht lang. Zusätzlich erfordern sowohl Formaldehyd als auch Ethylenoxid die Gegenwart einer beträchtlichen Menge Feuchtigkeit im System. So müssen zu sterilisierende Vorrichtungen angefeuchtet werden, bevor die Chemikalie eingeführt wird, oder die Chemikalie und Feuchtigkeit müssen gleichzeitig eingeführt werden. Feuchtigkeit spielt eine Rolle bei der Sterilisation mit einer Vielzahl anderer Chemikalien im Gas- oder Dampfzustand, zusätzlich zu Ethylenoxid und Formaldehyd, wie dargestellt in Tabelle 1. Tabelle 1

Chemikalie	Anforderungen an die relative Feuchte für optimale Wirksamkeit	Literaturstelle
Ethylenoxid	25–50%	1
Propylenoxid	25–50%	1
Ozon	75–90%	2
Formaldehyd	> 75%	1
Glutaraldehyd	80–90%	3
Chlordioxid	60–80%	4
Methylbromid	40–70%	1
β-Propiolacton	> 75%	1
Peressigsäure	40–80%	5
1. Bruch, C. W. Gaseous Sterilization, Ann. Rev. Microbiology 15: 245-262 (1961). 2. Janssen, D. W. und Schneider, P. M. Overview of Ethylene Oxide Alternative Sterilization Technologies, Zentralsterilisation 1: 16-32 (1993) 3. Bovallius, A. und Anas, P. Surface-Decontaminating Action of Glutaraldehyde in the Gas-Aerosol Phase. Applied and Environmental Microbiology, 129-134 (Aug. 1977). 4. Knapp, J. E. et al. Chlorine Dioxide As a Gaseous Sterilant, Medical Device & Diagnostic Industry, 48-51 (Sept. 1986). 5. Portner, D. M. und Hoffman, R. K. Sporicidal Effect of Peracetic Acid Vapor, Applied Microbiology 16: 1782-1785 (1968)

GB-A-2105591 offenbart ein Verfahren zum Sterilisieren und Lagern von Gegenständen in einem geeigneten Behälter. Wasserstoffperoxidgas wird als das Sterilisierungsmittel verwendet.
Es ist gezeigt worden, dass Sterilisation unter Verwendung von Wasserstoffperoxiddampf einige Vorteile gegenüber anderen chemischen Sterilisationsverfahren hat (siehe z. B. U.S.-Pat. Nrn. 4,169,123 und 4,169,124 ), und die Kombination von Wasserstoffperoxid mit einem Plasma liefert zusätzliche Vorteile, wie offenbart in U.S.-Pat. 4,643,876 . In diesen Offenbarungen wird der Wasserstoffperoxiddampf aus einer wässrigen Wasserstoffperoxidlösung erzeugt, was sicherstellt, dass im System Feuchtigkeit vorhanden ist. Diese Offenbarungen, zusammen mit denjenigen, die in Tabelle 1 zusammengefasst sind, lehren, dass Feuchtigkeit erforderlich ist, damit Wasserstoffperoxid in der Dampfphase wirksam ist oder seine maximale sporizide Wieksamkeit zeigt. Die Verwendung von wässrigen Wasserstoffperoxidlösungen, um Wasserstoffperoxiddampf für Sterilisation zu erzeugen, kann jedoch Probleme verursachen. Bei höheren Drücken, wie etwa atmosphärischem Druck, kann überschüssiges Wasser im System Kondensation bewirken. Somit muss man die relative Feuchte in einem Sterilisationsbehälter vor Einführung des wässrigen Wasserstoffperoxiddampfes verringern.
Die Sterilisation von Gegenständen, die diffusionsbeschränkte Bereiche enthalten, wie etwa lange enge Lumina, stellt eine spezielle Herausforderung für Wasserstoffperoxiddampf dar, der aus einer wässrigen Wasserstoffperoxidlösung erzeugt worden ist, weil:

1. Wasser einen höheren Dampfdruck als Wasserstoffperoxid hat und schneller als Wasserstoffperoxid aus einer wässrigen Lösung verdampfen wird.
2. Wasser ein niedrigeres Molekulargewicht als Wasserstoffperoxid hat und schneller als Wasserstoffperoxid im Dampfzustand diffundieren wird.

Deswegen erreicht das Wasser, wenn eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung verdampft wird, die zu sterilisierenden Gegenstande zuerst und in höherer Konzentration. Der Wasserdampf beschränkt daher das Eindringen von Wasserstoffperoxiddampf in diffusionsbeschränkte Bereiche, wie etwa kleine Spalten und lange enge Lumina. Das Entfernen von Wasser aus der wässrigen Lösung und die Verwendung konzentrierteren Wasserstoffperoxids kann wegen der oxidierenden Natur der Lösung gefährlich sein.
U.S.-Patente 4,642,165 und 4,744,951 versuchen, dieses Problem zu lösen. Das erstere offenbart die Dosierung kleiner Inkremente einer Wasserstoffperoxidlösung auf eine erhitzte Oberfläche, um sicherzustellen, dass jedes Inkrement verdampft ist, bevor das nächste Inkrement zugegeben wird. Obgleich dies hilft, den Unterschied im Dampfdruck und in der Flüchtigkeit zwischen Wasserstoffperoxid und Wasser zu eliminieren, befasst es sich nicht mit der Tatsache, dass Wasser schneller als Wasserstoffperoxid im Dampfzustand diffundiert.
Das letztere Patent beschreibt ein Verfahren zum Konzentrieren von Wasserstoffperoxid aus einer relativ verdünnten Lösung von Wasserstoffperoxid und Wasser und Zuführen des konzentrierten Wasserstoffperoxids in Dampfform zu einer Sterilisationskammer. Das Verfahren umfasst das Verdampfen eines hauptsächlichen Teils des Wasser aus der Lösung und das Entfernen des erzeugten Wasserdampfes vor dem Einspritzen des konzentrierten Wasserstoffperoxiddampfes in die Sterilisationskammer. Der bevorzugte Bereich für die konzentrierte Wasserstoffperoxidlösung beträgt 50 bis 80 Gew.-%. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es mit Lösungen arbeitet, die im gefährlichen Bereich liegen; d. h. mehr als 65% Wasserstoffperoxid, und es entfernt auch nicht alles Wasser aus dem Dampfzustand. Da Wasser immer noch in der Lösung vorhanden ist, wird es zuerst verdampfen, schneller diffundieren und die zu sterilisierenden Gegenstände zuerst erreichen. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt in langen engen Lumina.
U.S.-Pat. 4,943,414 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Gefäß, das eine kleine Menge einer verdampfbaren flüssigen Sterilisationsmittellösung enthält, mit einem Lumen verbunden wird und das Sterilisationsmittel verdampft und direkt in das Lumen des Gegenstandes strömt, wenn der Druck während des Sterilisationszyklus verringert wird. Dieses System hat den Vorteil, dass der Wasser- und Wasserstoffperoxiddampf durch den Druckunterschied, der existiert, durch das Lumen gezogen werden, was die Sterilisationsrate für Lumina erhöht, es hat aber den Nachteil, dass das Gefäß mit jedem zu sterilisierenden Lumen verbunden werden muss. Zusätzlich wird Wasser schneller verdampft und tritt eher in das Lumen ein als der Wasserstoffperoxiddampf.
U.S.-Pat. Nr. 5,008,106 offenbart, dass ein im Wesentlichen wasserfreier Komplex aus PVP und H₂O₂ zur Verringerung der mikrobiellen Gehalts von Oberflächen nützlich ist. Der Komplex, in Form eines feinen weißen Pulvers, wird verwendet, um antimikrobielle Lösungen, Gels, Salben, etc. herzustellen. Er kann auch auf Gase, Baumwolltupfer, Schwämme und dergleichen aufgebracht werden. Das H₂O₂ wird bei Kontakt mit Wasser mit den Oberflächen, die die Mikroben enthalten, freigesetzt. Somit erfordert dieses Verfahren ebenfalls das Vorhandensein von Feuchtigkeit, um Sterilisation zu bewirken.
Bestimmte anorganische Wasserstoffperoxidkomplexe sind berichtet worden, einschließlich Beispielen in den folgenden Klassen: Alkalimetall- und Ammoniumcarbonate, Alkalimetalloxalate, Alkalimetallphosphate, Alkalimetallpyrophosphate, Fluoride und Hydroxide. U.S.S.R.-Patentdokument Nr. SU 1681860 (Nikolskaya et al.) offenbart, dass Oberflächen unter Verwendung von Ammoniumfluorid-Peroxohydrat (NH₄F·H₂O₂) dekontaminiert werden können, obgleich nicht notwendigerweise sterilisiert. Dieser anorganische Peroxidkomplex liefert jedoch Dekontamination nur innerhalb des sehr engen Temperaturbereichs von 70–86°C. Selbst innerhalb dieses Bereiches waren Dekontaminierungszeiten sehr lang, wobei wenigstens zwei Stunden erforderlich waren. Zusätzlich ist es bekannt, dass Ammoniumfluorid sich bei Temperaturen oberhalb 40°C zu Ammoniak und Flusssäure zersetzt. Aufgrund ihrer Toxizität und Reaktivität ist Flusssäure in den meisten Sterilisationssystemen unerwünscht. Überdies offenbaren Nikolskaya et al., dass trotz der Freisetzung von 90% seines Wasserstoffperoxids bei 60°C NH₄F·H₂O₂ bei Dekontamination von Oberflächen bei dieser Temperatur unwirksam ist. Somit scheint es, dass ein anderer Faktor als Wasserstoffperoxid für die bemerkte Dekontamination verantwortlich ist.
Wasserstoffperoxid kann mit sowohl organischen als auch anorganischen Verbindungen Komplexe bilden. Die Bindung in diesen Komplexen wird Wasserstoffbrückenbindung zwischen elektronenreichen funktionellen Gruppen in der komplexierenden Verbindung und dem Peroxidwasserstoff zugeschrieben. Die Komplexe sind in kommerziellen und industriellen Anwendungen verwendet worden, wie etwa Bleichmitteln, Desinfektionsmitteln, Sterilisierungsmitteln, oxidierenden Reagenzien in der organischen Synthese und Katalysatoren für durch freie Radikale induzierte Polymerisationsreaktionen.
Im allgemeinen sind diese Typen von Verbindungen durch die Kristallisation des Komplexes aus einer wässrigen Lösung hergestellt worden. Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Komplex wurde zum Beispiel von Lu et al. (J. Am. Chem. Soc. 63(1): 1507-1513 (1941)) in der flüssigen Phase durch Zugabe einer Harnstofflösung zu einer Wasserstoffperoxidlösung und Auskristallisierenlassen des Komplexes unter den richtigen Bedingungen hergestellt. U.S.-Pat. Nr. 2,986,448 beschreibt die Herstellung von Natriumcarbonat-Wsserstoffperoxid-Komplex durch Behandlung einer gesättigten wässrigen Lösung von Na₂CO₃ mit einer Lösung von 50 bis 90% H₂O₂ in einem geschlossenen zyklischen System bei 0 bis 5°C für 4 bis 12 Stunden. Kürzlicher offenbart U.S.-Pat. Nr. 3,870,783 die Herstellung von Natriumcarbonat-Wasserstoffperoxid-Komplex durch Reaktion wässriger Lösungen von Wasserstoffperoxid und Natriumcarbonat in einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Kristallisator. Die Kristalle werden durch Filtration oder Zentrifugation abgetrennt und die Mutterlaugen verwendet, um mehr Natriumcarbonatlösung herzustellen. Titova et al. (Zhurnal Neorg. Khim., 30: 2222-2227, 1985) beschreiben die Synthese von Kaliumcarbonat-Peroxyhydrat (K₂CO₃·3H₂O₂) durch Reaktion von festem Kaliumcarbonat mit einer wässrigen Wasserstoffperoxidlösung bei niedriger Temperatur, gefolgt von Kristallisation des Komplexes aus Ethanol. Diese Methoden funktionieren gut für Peroxidkomplexe, die stabile, kristalline freifließende Produkte aus wässrigen Lösungen bilden.
U.S.-Pat. Nrn. 3,376,110 und 3,480,557 offenbaren die Herstellung eines Wasserstoffperoxid-Komplexes mit einer polymeren N-vinylheterozyklischen Verbindung (PVP) aus wässriger Lösung. Die resultierenden Komplexe enthielten variable Mengen Wasserstoffperoxid und beträchtliche Mengen Wasser. U.S.-Pat. Nr. 5,008,093 lehrt, dass freifließende, stabile, im Wesentlichen wasserfreie Komplexe aus PVP und H₂O₂ erhalten werden konnten, indem eine PVP-Suspension und eine H₂O₂-Lösung in einem wasserfreien organischen Lösemittel, wie Ethylacetat, umgesetzt wurden. Kürzlicher beschreibt U.S.-Pat. Nr. 5,077,047 ein kommerzielles Verfahren zur Herstellung des PVP-Wasserstoffperoxid-Produktes durch Zugabe von feinverteilten Tröpfchen einer 30 bis 80 Gew.-%-igen wässrigen Wasserstoffperoxidlösung zu einem PVP-Wirbelschichtbett, das bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 60°C gehalten wird. Es wurde festgestellt, dass das resultierende Produkt ein stabiles, im Wesentlichen wasserfreies, freifließendes Pulver mit einer Wasserstoffperoxidkonzentration von 15 bis 24% war.
U.S.-Pat. Nr. 5,030,380 beschreibt die Herstellung eines festen polymeren elektrolytischen Komplexes mit Wasserstoffperoxid, indem zunächst ein Komplex in wässriger Lösung gebildet und dann das Reaktionsprodukt unter Vakuum oder durch Sprühtrocknung bei einer ausreichend niedrigen Temperatur getrocknet wird, um thermische Zersetzung des Produktes zu vermeiden.
Titova et al. (Russ. J. Inorg. Chem., 40: 384-387, 1995) stellten einen Na₄P₂O₇·3H₂O₂-Komplex durch Vermischen von Na₄P₂O₇·10H₂O mit einer 30–90%-igen H₂O₂-Lösung, gefolgt von Vakuumtrocknung, her. Es wurde beobachtet, dass der Komplex sich unter isothermen Bedingungen für zwei Stunden bei 120°C und 140°C teilweise zersetzte.
Alle diese früheren Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxidkomplexen verwenden Wasserstoffperoxidlösungen. Entweder wird der Komplex in einer Lösung gebildet, die Wasserstoffperoxid enthält, oder Tröpfchen einer Wasserstoffperoxidlösung werden auf ein Wirbelschichtbett des Reaktantenmaterials aufgesprüht.
Dampfphasen- und Gasphasenreaktionen sind gut bekannte Syntheseverfahren. U.S.-Pat. Nr. 2,812,244 offenbart zum Beispiel ein Fest-Gas-Verfahren für Dehydrierung, thermisches Cracken und Demethanisierung. Fujimoto et al. (J. Catalysis, 133: 370-382 (1992)) beschrieben eine Dampfphasen-Carboxylierung von Methanol. Zellers et al. (Anal. Chem., 62: 1222-1227 (1990)) diskutierten die Reaktion von Styroldampf mit einem quadratisch-planaren platinorganischen Komplex. Diese Dampf- und Gasphasenreaktionen aus dem Stand der Technik wurden jedoch nicht verwendet, um Wasserstoffperoxidkomplexe herzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wasserstoffperoxidsterilisation eines Gegenstandes. Diese Vorrichtung schließt einen Behälter zur Aufnahme des zu sterilisierenden Gegenstandes und eine Quelle für Wasserstoffperoxiddampf in Fließverbindung mit dem Behälter ein, wobei die Quelle so konfiguriert ist, dass der Dampf mit dem Gegenstand in Kontakt kommen kann, um die Sterilisation zu bewirken. Die Quelle schließt einen anorganischen Wasserstoffperoxidkomplex ein, wie definiert in den Ansprüchen. Die Vorrichtung schließt fakultativ eine atmungsfähige Barriere ein. Die Quelle für Wasserstoffperoxiddampf kann im Behälter angeordnet sein. Der Wasserstoffperoxidkomplex kann in einem Gehäuse, fakultativ innerhalb des Behälters, angeordnet sein, das in Fließverbindung mit dem Behälter steht. Wenn ein Gehäuse vorgesehen ist, kann ein Ventil zwischen dem Gehäuse und dem Behälter eingeschlossen sein. Eine Heizeinrichtung kann eingeschlossen sein, die angepasst ist, um den anorganischen Wasserstoffperoxidkomplex zu erwärmen. Wenn der Komplex sich im Behälter befindet, kann die Heizeinrichtung auch angepasst sein, um den Behälter zu erwärmen. Alternativ kann, wenn ein Gehäuse vorgesehen ist, das den Peroxidkomplex enthält, eine Heizeinrichtung angepasst sein, um das Gehäuse zu erwärmen. So umfasst eine bevorzugte Ausführungsform drei Heizeinrichtungen, jeweils eine zum Erwärmen des Behälters, des Komplexes und des Gehäuses. Ein weiteres fakultatives Element der Vorrichtung ist eine Puppe, um den Behälter zu evakuieren. Wenn ein Gehäuse vorgesehen ist, kann die Pumpe angepasst sein, um den Behälter und das Gehäuse zu evakuieren, vorzugsweise unabhängig. So kann die Vorrichtung auch zwei Pumpen einschließen, eine, die angepasst ist, um den Behälter zu evakuieren, und eine zweite Pumpe, die angepasst ist, um das Gehäuse zu evakuieren. Ein Entlüftungsventil ist ebenfalls fakultativ eingeschlossen, das angepasst ist, um den Behälter zu entlüften. Wenn ein Gehäuse eingeschlossen ist, kann ein erstes Entlüftungsventil angepasst sein, um den Behälter zu entlüften, und ein zweites Entlüftungsventil kann angepasst sein, um das Gehäuse unabhängig vom ersten Entlüftungsventil zu entlüften. Noch eine weitere fakultative Komponente der Vorrichtung ist ein Mechanismus zur Erzeugung eines Plasmas. Das Plasma kann im Behälter oder außerhalb davon erzeugt werden. Eine Vielzahl von Komplexen kann verwendet werden. Der Komplex liegt vorzugsweise in einer festen Phase vor. In einer Ausführungsform ist der Komplex ein Wasserstoffperoxidkomplex eines Phosphat- oder kondensierten Phosphatsalzes. In anderen Ausführungsformen ist der Komplex ein Wasserstoffperoxidkomplex eine Oxalatsalzes, eines Carbonatsalzes, eines Sulfatsalzes oder eines Silikatsalzes.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserstoffperoxiddampfsterilisation eines Gegenstandes und ist angegeben in Anspruch 22. Der verwendete Peroxidkomplex zersetzt sich nicht zu einer Hydrohalogensäure. Vorzugsweise hat der Komplex weniger als 10% Wasser und der Kontakt wird bei einer Temperatur von 25°C oder weniger durchgeführt. Für viele von diesen Komplexen wird der Komplex vorzugsweise auf eine Temperatur von mehr als 86°C erhitzt. Vorzugsweise wird das Erhitzen mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 5°C/Minute, bevorzugter wenigstens 10°C/Minute, noch bevorzugter wenigstens 50°C/Minute und am bevorzugtesten mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1000°C/Minute durchgeführt. In einer Ausführungsform wird das Erhitzen durch Inkontaktbringen des Komplexes mit einer vorerhitzten Heizeinrichtung durchgeführt. Das Verfahren kann bei atmosphärischem oder subatmosphärischem Druck durchgeführt werden. In bestimmten Ausführungsformen wird der Behälter evakuiert, bevor der Dampf in den Behälter eingeführt wird. Wenn der Behälter evakuiert wird, wird er vorzugsweise auf einen Druck von weniger als 50 Torr, bevorzugter weniger als 20 Torr und am bevorzugtesten weniger als 10 Torr gebracht. Der Peroxidkomplex kann in einem Gehäuse bereitgestellt werden, wobei in diesem Falle die Drücke des Behälters und des Gehäuses gleich oder verschieden sein können. Der Evakuierungsschritt wird vorzugsweise vor dem Schritt des Inkontaktbringens des Gegenstandes mit dem Dampf durchgeführt. Ein fakultativer Schritt ist die Erzeugung eines Plasmas um den Gegenstand herum nach Einführung des Dampfes in den Behälter. Solch ein Plasma kann innerhalb des Behälters erzeugt werden, oder das Plasma kann außerhalb des Behälters erzeugt und in den Behälter und um den Gegenstand herum geleitet werden. Weitere fakultative Schritte sind Druckpulsieren des Dampfes während des Kontaktschrittes oder Entlüften auf einen Druck von weniger als oder gleich atmosphärischem Druck. Eine Vielzahl anorganischer Komplexe kann verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Komplex ein Komplex eines Phosphat- oder kondensierten Phosphatsalzes mit Wasserstoffperoxid, wie etwa eines Salzes von Kalium oder Natrium, Magnesium oder Calcium. In dieser Ausführungsform ist ein bevorzugter Komplex ein Wasserstoffperoxidkomplex mit Na₄P₂O₇, vorzugsweise einer mit zwei oder mehr Molekülen Wasserstoffperoxid, noch bevorzugter Na₄P₂O₇·3H₂O₂. Weitere bevorzugte Komplexe sind ein Wasserstoffperoxidkomplex mit Na₃PO₄, Na₂HPO₄, Na₅P₃O₁₀, K₃PO₄, K₄P₂O₇ (insbesondere einer mit zwei oder mehr H₂O₂-Molekülen), K₂HPO₄, KH₂PO₄ (insbesondere KH₂PO₄·H₂O₂) und Ca₂P₂O₇, Mg₂P₂O₇. In einer weiteren Ausführungsform ist der anorganische Komplex ein Wasserstoffperoxidkomplex mit einem Oxalatsalz. Ein bevorzugter Oxalatsalzkomplex ist ein Wasserstoffperoxidkomplex mit K₂C₂O₄, insbesondere K₂C₂O₄·H₂O₂. Der anorganische Komplex kann auch ein Wasserstoffperoxidkomplex mit einem Carbonatsalz sein, wie etwa einem von Natrium, Kalium oder Rubidium. Bevorzugte Carbonatsalzkomplexe schließen Na₂CO₃ (insbesondere Na₂CO₃·1,5H₂O₂), K₂CO₃, NaHCO₃, KHCO₃ und Rb₂CO₃ ein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Komplex ein Wasserstoffperoxidkomplex mit einem Sulfatsalz, wie etwa einem Natrium- oder Kaliumsalz davon. Bevorzugte Sulfatsalzkomplexe schließen Wasserstoffperoxidkomplexe mit Na₂SO₄ und K₂SO₄ ein. Noch eine weitere Ausführungsform ist, wo der anorganische Komplex ein Wasserstoffperoxidkomplex mit einem Silikatsalz ist, wie etwa einem Natriumsalz davon. Bevorzugte Silikatsalzkomplexe schließen Wasserstoffperoxidkomplexe mit Na₂SiO₃ oder Na₂Si₃O₇ ein. Viele der bevorzugten Komplexe, und andere, setzen Wasserstoffperoxid bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur frei. Für einige Komplexe wird das Peroxid jedoch bei einem niedrigeren Druck als atmosphärischem Druck freigesetzt. In einer alternativen Ausführungsform schließt der Kontaktschritt das Wasserstoffperoxid aus einer zweiten Quelle dafür ein. Die zweite Quelle kann ein zweiter Wasserstoffperoxidkomplex sein, der einen organischen Wasserstoffperoxidkomplex einschließt. In einigen Ausführungsformen liefert eine Mischung von Wasserstoffperoxidkomplexen die Quelle für Peroxiddampf. Diese Mischung kann entweder eine physikalische Mischung oder eine chemische Mischung sein, wie diese Begriffe unten definiert sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein weiteres Verfahren für Wasserstoffperoxiddampfsterilisation eines Gegenstandes. Dieses Verfahren schließt das Inkontaktbringen des Gegenstandes mit Wasserstoffperxoiddampf ein, der freigesetzt ist aus einem Na₄P₂O₇-Wasserstoffperoxid-Komplex durch Erhitzen des Komplexes, um Wasserstoffperoxiddampf zu erzeugen, der mit dem Gegenstand in Kontakt kommen und diesen sterilisieren kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Na₂P₄O₇-Komplex Na₂P₂O₃·3H₂O₂. Der Kontaktschritt kann bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden, oder der Behälter kann evakuiert werden, sodass, wenn der Dampf in den Behälter einströmt, der Behälter bei einem Druck von weniger als 50 Torr liegt. Der Komplex kann auch auf eine Temperatur von ungefähr 175°C erhitzt werden, um den Dampf effektiv freizusetzen. Der Gegenstand kann vor dem Kontaktschritt in einen Behälter eingebracht werden.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist noch ein weiteres Verfahren für Wasserstoffperoxidsteriliation eines Gegenstandes. Dieses Verfahren schließt das Platzieren des Gegenstandes in einem Behälter, Platzieren eines Wasserstoffperoxidkomplexes mit einem anorganischen Salz, das sich nicht zersetzt, um eine Hydrohalogensäure zu bilden, in Dampfverbindung mit dem Behälter und Stehenlassen des Behälters bei einer Temperatur unterhalb etwa 70°C für einen ausreichenden Zeitraum, um Wasserstoffperoxiddampf aus dem Komplex freizusetzen, ein, um Steriliation des Gegenstandes zu bewirken. Der Behälter kann irgendeiner aus einer Reihe von Behältertypen sein, einschließlich eines Beutels, einer Kammer oder eines Raumes. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das anorganische Salz ein Salz eines Phosphats oder kondensierten Phosphats. In anderen Ausführungsformen ist das anorganische Salz ein Salz eines Oxalats, eines Carbonats, eines Sulfats oder eines Silikats. In bestimmten Ausführungsformen dieses Aspektes der Erfindung wird der Behälter bei einem niedrigeren Druck als atmosphärischem Druck und/oder bei einer Temperatur unter etwa 40°C stehengelassen. In bestimmten Ausführungsformen wird der Komplex auf eine Temperatur von mehr als 23°C erhitzt, um die Freisetzung des Dampfes zu erleichtern. Der Wasserstoffperoxidkomplex kann in einer Vielzahl von Formen auftreten, einschließlich eines Pulvers und einer Tablette. In einigen Ausführungsformen befindet sich der Wasserstoffperoxidkomplex in einem Gehäuse. Wenn ein Gehäuse vorgesehen ist, kann sich das Gehäuse entweder innerhalb oder außerhalb des Behälters befinden. Das Gehäuse kann von dem Behälter selektiv durch ein Ventil getrennt sein und kann in einigen Ausführungsformen vom Behälter abgetrennt werden. Der Behälter kann versiegelt sein, vorzugsweise mit einem gasdurchlässigen Material. Bevorzugte gasdurchlässige Materialien schließen TYVEK^®, CSR-Folie und Papier ein. Ein fakultativer Schritt ist die Einwirkung von Plasma auf den Gegenstand, und wenn ein abtrennbares Gehäuse vorgesehen ist, wird der Gegenstand dem Plasma vorzugsweise ausgesetzt, nachdem das Gehäuse vom Behälter abgetrennt ist.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren für Wasserstoffperoxidsterilisation eines Gegenstandes mit einem Äußeren und einem engen Lumen darin. Dieses Verfahren schließt das Verbinden eines Gefäßes, das einen Wasserstoffperoxidkomplex enthält, mit dem Lumen des Gegenstandes, Platzieren des Gegenstandes in einen Behälter, Evakuieren des Behälters und Inkontaktbringen des Lumens des Gegenstandes mit Wasserstoffperoxiddampf, der aus dem Wasserstoffperoxid freigesetzt ist, ein. Der Wasserstoffperoxidkomplex ist ein Komplex, der sich nicht zersetzt, um eine Hydrohalogensäure zu bilden. Jeder aus einer Reihe solcher Komplexe kann verwendet werden, wie etwa ein Komplex eines Phosphat- oder kondensierten Phosphatsalzes, eines Oxalatsalzes, eines Carbonatsalzes, eines Sulfatsalzes und eines Silikatsalzes. Fakultativ kann das Äußere des Gegenstandes mit einer zweiten Quelle für Sterilisationsmittel in Kontakt gebracht werden, das irgendeines aus einer Reihe geeigneter Sterilisationsmittel sein kann, wie etwa derselbe Wasserstoffperoxidkomplex wie im Gefäß, ein verschiedener Wasserstoffperoxidkomplex wie im Gefäß, flüssiges Wasserstoffperoxid oder Chlordioxid. Ein weiterer fakultativer Schritt ist die Einwirkung von Plasma auf den Gegenstand.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Dampfsterilisationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung einer Dampfsterilisationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die eine Elektrode einschließt, die fakultativ verwendet wird, um Plasma zu erzeugen.
3A ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zum Erhitzen von Peroxidkomplexen verwendet werden kann.
3B ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Behälters zur Aufnahme der Peroxidquelle für Sterilisation gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm, das die Freisetzung von Wasserstoffperoxiddampf aus einem im Vakuum instabilen, nicht-wässrigen Glycinanhydrid-Peroxid-Komplex zeigt.
5 ist eine schematische Darstellung eines Druckkontrollsystems eines Differentialscanningkalorimeters (DSC), der verwendet wird, um die Wasserstoffperoxidfreisetzungs- oder -zersetzungseigenschaften anorganischer Peroxidkomplexe gemäß der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.
6 ist ein Diagramm, das die Wirkung von Druck auf die Wasserstoffperoxidfreisetzung aus Kaliumoxalat-Peroxid-Komplex zeigt, mit einem kleinen Loch auf einem Deckel, der den Komplex abdeckt.
7A ist eine schematische Ansicht eines Balges zum Einspritzen von Peroxiddampf in eine Kammer gemäß der vorliegenden Erfindung vor der Einführung des Peroxiddampfes.
7B ist eine schematische Ansicht des Balges von 7A, die eine erhitzte Platte in Kontakt mit einem Peroxidkomplex während der Einführung zeigt.
8 ist eine schematische Ansicht einer Sterilisationskammer und Heizvorrichtung für anorganische Wasserstoffperoxidkomplexe.
9 ist eine schematische Ansicht einer diffusionsverpackten Schicht aus Wasserstoffperoxidkomplex zur Verwendung bei Dampfsterilisation.
10 zeigt die Wirkung einer offenen Aluminiumpfanne und einer Pfanne mit zwei Löchern auf einem Deckel, der den Komplex abdeckt, auf die DSC-Kurven von K₂C₂O₇·H₂O₂ bei atmosphärischem Druck.
11A ist ein DSC-Profil von Na₄P₂O₇·2H₂O₂ und Na₄P₂O₇·3H₂O₂ bei 760 Ton.
11B ist ein DSC-Profil von Na₄P₂O₇·4H₂O₂ bei 760 Torr.
12 ist ein DSC-Profil von Na₃PO₄·5H₂O₂ bei 760 Torr, 7 Ton und 0,35 Torr.
13 zeigt DSC-Profile von Na₂HPO₄·1H₂O₂ und Na₂HPO₄·2H₂O₂ bei 760 Ton.
14 zeigt ein DSC-Profil von Na₅P₃O₁₀·H₂O₂ bei 760 Torr.
15 zeigt ein DSC-Profil von K₃PO₄·3,34H₂O₂ bei 760 Torr, 7 Torr und 1 Torr.
16 ist ein DSC-Profil von K₄P₂O₇·7H₂O₂ bei 760 Torr und 7 Torr.
17 zeigt ein DSC-Profil von K₂HPO₄·3,15H₂O₂ bei 760 Ton und bei 1 Torr.
18 zeigt ein DSC-Profil von KH₂PO₄·H₂O₂ bei 760 Torr.
19 zeigt ein DSC-Profil von Na₂CO₃·1,5H₂O₂ bei 760 Torr und bei 7 Torr.
20 zeigt ein DSC-Profil von Ca₂P₂O₇·3,42H₂O₂ bei 760 Torr.
21 ist ein DSC-Profil von Mg₂P₂O₇·4,60H₂O₂ bei 760 Torr und 7 Torr.
22 ist ein DSC-Profil von Na₂SO₄·1,28H₂O₂ bei 760 Torr.
23 ist ein DSC-Profil von K₂SO₄·0,62H₂O₂ bei 760 Torr.
24 ist ein DSC-Profil von Na₂SiO₃·2,15H₂O₂ bei 760 Torr, 1 Torr und 0,5 Torr.
25 ist ein DSC-Profil von Na₂SiO₇·0,68H₂O₂ bei 760 Torr.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wasserstoffperoxid-Sterilisatoren, die in der Vergangenheit verwendet worden sind, haben ausnahmslos eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung als ihre Quelle für Sterilisierungsmittel verwendet. Diese Sterilisatoren haben Nachteile, die durch die Gegenwart von Wasser im System verursacht werden. Bei höherem Druck, wie etwa atmosphärischem Druck, kann das überschüssige Wasser im System Kondensation bewirken. Dies erfordert, dass ein Extraschritt durchgeführt werden muss, um die relative Feuchte der Atmosphäre in einem zu sterilisierenden Gehäuse auf ein annehmbares Niveau zu verringern, bevor der wässrige Wasserstoffperoxiddampf eingeführt wird. Diese Sterilisatoren haben auch Nachteile, die durch die Tatsache verursacht werden, dass Wasser, das einen höheren Dampfdruck besitzt, schneller aus einer wässrigen Lösung verdampft als Wasserstoffperoxid; und Wasser, das ein niedrigeres Molekulargewicht hat, schneller als Wasserstoffperoxid diffundiert. Wenn eine medizinische Vorrichtung oder dergleichen in einem Sterilisator eingeschlossen ist, ist das anfängliche Sterilisierungsmittel, das die Vorrichtung aus der Wasserstoffperoxidquelle erreicht, im Vergleich zur Konzentration der Quelle verdünnt. Das verdünnte Sterilisierungsmittel kann eine Barriere für Sterilisierungsmittel sein, das später ankommt, insbesondere wenn die zu sterilisierende Vorrichtung ein Gegenstand ist, wie etwa ein Endoskop, der enge Lumina aufweist. Verwendung einer konzentrierten Wasserstoffperoxidlösung als der Quelle in einem Versuch, diese Nachteile zu überwinden, ist unbefriedigend, weil solche Lösungen gefährlich sind.
In der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile von Wasserstoffperoxid-Sterilisatoren nach dem Stand der Technik überwunden, indem eine im wesentlichen nicht-wässrige (d. h. im wesentlichen wasserfreie) Wasserstoffperoxidquelle verwendet wird, die einen im wesentlichen nicht-wässrigen Wasserstoffperoxiddampf freisetzt. Insbesondere wird der im wesentlichen nicht-wässrige Wasserstoffperoxiddampf direkt aus einem im wesentlichen nicht-wässrigen Wasserstoffperoxidkomplex erzeugt. Der im wesentlichen nicht-wässrige Wasserstoffperoxiddampf kann jedoch auch aus einem wässrigen Komplex erzeugt werden, der während der Verdampfung behandelt wird, um Wasser zu entfernen, wie etwa unter Vakuum. Somit kann, wenn ein wässriger Wasserstoffperoxidkomplex verwendet wird, der wässrige Komplex in einen im wesentlichen nicht-wässrigen Wasserstoffperoxidkomplex umgewandelt werden, während das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Vorzugsweise enthalten die im wesentlichen nicht-wässrigen Wasserstoffperoxidkomplexe weniger als etwa 20% Wasser, bevorzugter nicht mehr als etwa 10% Wasser, noch bevorzugter nicht mehr als etwa 5% Wasser und am bevorzugtesten nicht mehr als etwa 2% Wasser.
Wie aus den bevorzugten Prozentanteilen Wasser in den im wesentlichen nicht-wässrigen Wasserstoffperoxidkomplexen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie oben angegeben, deutlich ist, sind der bevorzugteste Wasserstoffperoxidkomplex und der daraus erzeugte Peroxiddampf im wesentlichen wasserfrei. Nichtsdestoweniger kann, wie ebenfalls aus diesen Zahlen deutlich ist, etwas Wasser im System vorhanden sein. Ein Teil dieses Wassers kann aus der Zersetzung von Wasserstoffperoxid, bei der Wasser und Sauerstoff als Nebenprodukte gebildet werden, stammen, und eine gewisse Wasserstoffbrückenbindung dieses Wassers an den Komplex kann auftreten.
Der Effekt von Wasser wurde in einer Reihe von Tests gemessen, wobei eine Sterilisationskammer bei verschiedenen relativen Feuchten gehalten wurde. Testbedingungen waren diejenigen, die in Beispiel 1, unten, beschrieben sind, mit auf Klingen aus rostfreiem Stahl (SS) gehaltenen Sporen in 3 mm × 50 cm großen Lumina aus rostfreiem Stahl. Wie dargestellt in Tabelle 2, hatte 5% relative Feuchte, unter den Testbedingungen, keinen Effekt auf die Wirksamkeit, aber 10% relative Feuchte senkt die Sterilisationsrate. Dieses Beispiel zeigt, dass kleine Mengen Feuchte im System bei dem aus dem nicht-wässrigen Peroxidkomplex erzeugten Wasserstoffperoxid zugelassen werden können und die Gegenwart von Wasser im System durch Erhöhen der Einwirkungszeit überwunden werden kann. Tabelle 2 Effekte der relativen Feuchte auf die Wirksamkeit SS-Klingen in 3 mm × 50 cm großen SS-Lumina

Diffusionszeit Sterilitätsergebnisse (Positiv/Proben)

1% RF 5% RF 10% RF

5 0/3 0/3 3/3

10 0/3 0/3 2/3

15 0/3 0/3 0/3

30 0/3 0/3 0/3
Ein primäres Kriterium für die Zusammensetzung der Wasserstoffperoxidquelle ist die Beziehung zwischen ihrer Stabilität und der Wasserstoffperoxid-Verdampfungsrate als einer Funktion von Temperatur und Druck. In Abhängigkeit von den Parametern des Sterilisationsverfahrens – z. B. Druck, Temperatur, etc. – könnte eine höhere oder niedrigere Peroxid-Verdampfungsrate bevorzugt sein, und Erhitzen der Peroxidquelle könnte erforderlich sein oder nicht. Die Notwendigkeit des Erhitzens des Peroxidkomplexes hängt vom Dampfdruck des Komplexes ab. Einige Peroxidkomplexe haben einen ausreichend hohen Dampfdruck, dass eine signifikante Menge Wasserstoffperoxiddampf ohne Erhitzen des Komplexes freigesetzt werden kann. Im allgemeinen erhöht das Erhitzen des Komplexes den Dampfdruck von Wasserstoffperoxid und beschleunigt die Freisetzung von Peroxid aus dem Komplex.
Um eine gewünscht hohe Verdampfungsrate bereitzustellen, sollte die Quelle vorzugsweise eine große Oberfläche besitzen. So könnte die Quelle ein feines Pulver oder eine Beschichtung auf einem Material, die eine große Oberfläche hat, sein. Natürlich sind auch Sicherheit, Verfügbarkeit und Kosten des Materials wichtige Kriterien. Die Freisetzung von Wasserstoffperoxid aus Vergleichs-Wasserstoffperoxidkomplexen mit Harnstoff, Polyvinylpyrrolidon, Nylon-6, Glycinanhydrid und 1,3-Dimethylharnstoff wurden bewertet. Die Wasserstoffperoxidkomplexe mit Harnstoff, Polyvinylpyrrolidon, Nylon-6 und Glycinanhydrid sind Feststoffe. Der 1,3-Dimethylharnstoff-Wasserstoffperoxid-Komplex ist eine Flüssigkeit. Der Glycinanhydrid-Wasserstoffperoxid-Komplex ist ein weniger stabiler Komplex unter verringertem Druck als die anderen bewerteten Komplexe, und unter Vakuumbedingungen kann der Großteil des Wasserstoffperoxids aus dem Komplex ohne Notwendigkeit zusätzlichen Erhitzens freigesetzt werden.
Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Komplex ist in Tablettenform von Fluka Chemical Corp., Ronkonkoma, NY, und in Pulverform von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, erhältlich. Dieser Komplex ist auch bekannt als Harnstoffperoxid, Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Komplex, Peroxidharnstoff, Peroxid-Harnstoff-Addukt, Harnstoff-Peroxid-Addukt, Percarbamid, Carbamidperhydrat und Carbamidperoxid. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „Harnstoffperoxid" alle vorstehenden Begriffe.
Der Polyvinylpyrrolidon-Wasserstoffperoxid-Komplex (PVP·H₂O₂) kann mit dem in der Internationalen Anmeldung Veröffentlichungs-Nr. WO 92/17158 offenbarten Methode hergestellt werden. Alternativ können die Komplexe mit PVP, mit Nylon-6, mit 1,3-Dimethylharnstoff und mit Glycinanhydrid sowie mit anderen organischen und anorganischen Verbindungen mit der im Detail unten offenbarten Methode hergestellt werden.
Das Erreichen geeigneter Verdampfungsraten von wasserfreiem Peroxiddampf aus der Quelle kann durch erhöhte Temperaturen und/oder verringerten Druck erleichtert werden. So sind eine Heizeinrichtung für die Peroxidquelle und/oder eine Vakuumpumpe, um die Sterilisationskammer zu evakuieren, vorzugsweise ein Teil des Sterilisators. Bevorzugt ist die Quelle mit einer Schicht aus gasdurchlässigem Material abgedeckt, wie etwa TYVEK^®-Polyethylen-Vliesstoff, Polypropylen-Vliesstoff, wie etwa SPUNGUARD^®, oder einem ähnlichen Material, das ermöglicht, dass der Peroxiddampf hindurchgeht, aber nicht das Peroxid-komplexierende Material. Perforiertes Aluminium oder anderes geeignetes perforiertes Material könnte ebenfalls als eine Abdeckung verwendet werden.
3A zeigt eine Vorrichtung 80, die verwendet werden kann, um die Freisetzung von Wasserstoffperoxid aus Wasserstoffperoxidkomplexen unter verschiedenen Temperaturbedingungen zu messen. In dieser Vorrichtung ist eine Aluminiumpfanne 90 mit einer gasdurchlässigen Schicht 92, wie etwa einer Schicht aus medizinischem TYVEK^®, überdeckt. Die Pfanne 90 ist auf einem Heizkissen 94 platziert, das in einer Pyrexpfanne 96 platziert ist. Ein Thermoelement-Thermometer 98 ist an der Außenseite der Pfanne 90 platziert, ungefähr 1 cm von deren Boden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aluminiumpfanne 90 zur Atmosphäre offen, um größere Freisetzung des Kaliumoxalat-Wasserstoffperoxid-Komplexes bei atmosphärischem Druck zu ermöglichen.
Ein bevorzugter Behälter 99 zur Aufnahme der Peroxidquelle ist in 3B dargestellt. Der Behälter 99 umfasst eine Metallplatte 100, z. B. eine Aluminiumplatte, mit einer fakultativ darin angebrachten Heizvorrichtung, die verwendet wird, um den festen Peroxidkomplex zu erhitzen. Ein Temperaturüberwachungsgerät 101, wie etwa ein Thermometer, kann auf der Platte 100 platziert werden, um die Temperatur zu überwachen. Der Peroxidkomplex wird direkt auf der Platte 100 platziert. Alternativ kann der Peroxidkomplex, um gleichmäßiges Erhitzen des gesamten Peroxidkomplexes bereitzustellen, zwischen einem oder mehreren Aluminiumsieben 102, 104 platziert werden, die auf der Platte 100 platziert sind. Die Aluminiumsiebe 102, 104 sorgen für eine größere Oberfläche und gleichmäßiges Erhitzen des Komplexes, wenn größere Mengen Peroxidkomplex verwendet werden. Der Peroxidkomplex, oder das Sieb oder die Siebe 102, 104, werden dann mit einer gasdurchlässigen Schicht 106 abgedeckt, wie etwa einer Schicht aus medizinischem TYVEK^® oder SPUNGUARD^®, so dass das Wasserstoffperoxid, das aus dem Komplex freigesetzt wird, durch die Abdeckung 106 hindurchgeht, bevor es in den Rest der Kammer diffundiert. Eine perforierte Aluminiumplatte 108 ist fakultativ auf der TYVEK^®- oder SPUNGUARD^®-Schicht 106 platziert, um Druck bereitzustellen, um den Komplex in Kontakt mit der erhitzten Platte 100 zu halten und gleichmäßiges Erhitzen des Peroxidkomplexes sicherzustellen.
Die gerade beschriebene Vorrichtung stellt gleichmäßiges Erhitzen des Komplexes bereit, was zu einer erhöhten Menge an Wasserstoffperoxiddampf führt, der aus dem Peroxidkomplex freigesetzt wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wasserstoffperoxiddampfsterilisationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Kammer 10 nimmt einen Gegenstand 12 auf, der sterilisiert werden soll und der, aus Bequemlichkeitsgründen, auf Gestell 14 platziert wird. Tür 16 stellt den Zugang zum Inneren von Kammer 10 bereit. Eine nicht-wässrige Wasserstoffperoxidquelle 18 ist auf einer fakultativen Heizvorrichtung 20 dargestellt, die durch Temperatursteuereinheit 22 gesteuert wird. Die Peroxidkonzentration kann durch ein fakultatives Überwachungsgerät 24 überwacht werden. Falls gewünscht, kann Kammer 10 unter Verwendung von Pumpe 26 evakuiert werden; Sterilisation kann jedoch auch bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden.
Der Behälter, der die zu sterilisierenden Gegenstände aufnimmt, kann eine herkömmliche Sterilisationskammer sein, die evakuiert wird, oder er kann ein Behälter (oder ein Raum) bei atmosphärischem Druck sein.
Die Zeit, die erforderlich ist, um die Gegenstände zu sterilisieren, hängt von der Natur, Anzahl und Verpackung der Gegenstände und ihrer Anordnung in der Kammer ab. Alternativ kann es die Kammer selbst (oder ein gesamter Raum) sein, die/der sterilisiert wird. In jedem Fall können optimale Sterilisationszeiten empirisch bestimmt werden.
Die Verwendung von Druckpulsieren, um die Durchdringung und antimikrobielle Aktivität von sterilisierenden Gasen zu verstärken, die in der Sterilisationstechnik gut bekannt ist, kann ebenfalls auf das nicht-wässrige Wasserstoffperoxid-Verfahren angewendet werden. Ein beispielhaftes Verfahren zum Druckpulsieren, das zur Verwendung im Zusammenhang mit den Methoden und Vorrichtungen, die hierin beschrieben sind, angepasst werden kann, ist beschrieben in U.S.-Patent Nr. 5,527,508 . Wie im zusätzlichen Detail hierin unten beschrieben, kann auch Plasma verwendet werden, um die Aktivität weiter zu verstärken und/oder Rückstände zu entfernen.
Nach Abschluss des Sterilisationsverfahrens kann überschüssiges Wasserstoffperoxid aus Vorrichtungen entfernt werden, die eine Affinität für Peroxid haben, indem die Luft in Kontakt mit den Vorrichtungen ausgetauscht wird. Dies kann durch Leiten warmer Luft über die Vorrichtungen für einen verlängerten Zeitraum oder durch Evakuieren der Kammer durchgeführt werden.
Gegenstände, die zuvor durch Einwirkung von Wasserstoffperoxiddampf sterilisiert worden sind, können auch dem Plasma ausgesetzt werden, um restliches Wasserstoffperoxid zu entfernen, das auf den Gegenständen zurückbleiben könnte. Da das Wasserstoffperoxid während der Plasmabehandlung zu nicht-toxischen Produkten zersetzt wird, können die sterilisierten Gegenstände ohne die Notwendigkeit irgendwelcher zusätzlichen Schritte verwendet werden.
Es könnte wünschenswert sein, die Peroxidquelle vom Sterilisator zu isolieren, nachdem der Peroxiddampf freigesetzt ist, um Reabsorption des Dampfes zu vermeiden oder, wenn ein Plasma verwendet wird, um Einwirkung des Plasmas auf die Quelle zu vermeiden. Isolierung ist auch vorteilhaft, wenn der verwendete Komplex unter Vakuum nicht stabil ist. Isolierung kann unter Verwendung von Ventilen oder anderen Isolierungsvorrichtungen, die in der Technik gut bekannt sind, durchgeführt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Wasserstoffperoxid-Plasma-Sterilisationssystem der vorliegenden Erfindung. Sterilisation kann mit oder ohne die Verwendung von Plasma erreicht werden. Das Plasma kann verwendet werden, um die sporizide Wirksamkeit des Peroxiddampfes zu verstärken und/oder irgendwelches restliches Wasserstoffperoxid, das auf den sterilisierten Gegenständen zurückgeblieben ist, zu entfernen.
Sterilisation wird in Kammer 30 durchgeführt, die eine Tür oder Öffnung 32 einschließt, durch die zu sterilisierende Gegenstände eingeführt werden können. Die Kammer 30 schließt einen Auslass 34 zu einer Vakuumpumpe 36 ein, durch den die Kammer evakuiert werden kann. Der Auslass 34 enthält ein Ventil 38, um die Kammer von der Vakuumpumpe 36 zu isolieren. Die Kammer 30 schließt auch einen Einlass 40 ein, der mit einem Gehäuse 42 verbunden ist, das den Wasserstoffperoxidkomplex enthält. Einlass 40 enthält ein Ventil 44, das ermöglicht, dass Gehäuse 42 von der Kammer isoliert wird. Das Sterilisationssystem enthält auch ein Einlass 41, der das Gehäuse 42 und die Vakuumpumpe 36 verbindet, der ein Ventil 43 enthält. Dieses System ermöglicht die gleichzeitige Evakuierung von sowohl dem Gehäuse 42 als auch der Kammer 30 oder die unabhängige Evakuierung von entweder Gehäuse 42 oder Kammer 30. Evakuierung wird gesteuert durch das Öffnen und Schließen der Ventile 38, 44 und 43. Wie einem Durchschnittsfachmann deutlich sein wird, könnten auch zwei Pumpen, eine für jede Kammer, in diesem System eingesetzt werden.
Das Gehäuse 42 enthält eine fakultative Heizvorrichtung 49, die mit einer Temperatursteuereinheit 46 verbunden ist, um die Temperatur des Wasserstoffperoxidkomplexes zu steuern. Die Wasserstoffperoxidkomplex-Konzentration im Dampfzustand kann von einem fakultativen Peroxid-Überwachungsgerät 48 überwacht werden. Das Innere der Kammer enthält eine Radiofrequenz(RF)-Elektrode 50, mit der ein passendes Netz 52 und eine RF-Energiequelle 54 verbunden ist. Eine geeignete Form für die Elektrode ist ein perforierter Zylinder, der die Proben umgibt und an beiden Enden offen ist. Der allgemeine Betrieb des vorliegenden Verfahrens ist wie folgt:

1. Die zu sterilisierenden Gegenstände 56 werden in der Kammer 30 platziert.
2. Die Kammer 30 kann bei atmosphärischem Druck sein oder kann alternativ evakuiert werden, um das Eindringen des Wasserstoffperoxids zu erleichtern. Evakuierung wird durchgeführt durch Öffnen von Ventil 38 und Anstellen von Vakuumpumpe 36. Alternativ können sowohl die Kammer 30 als auch das Gehäuse 42 durch Öffnen der Ventile 38 und 44 und/oder 43 evakuiert werden.
3. Die Ventile 38 und 43 werden geschlossen, um die Vakuumpumpe 36 von der Kammer 30 und dem Gehäuse 42 zu isolieren, und das Ventil 44 wird geöffnet. Wasserstoffperoxiddampf wird von der Wasserstoffperoxidquelle, die erhitzt werden kann, um die Freisetzung der Wasserstoffperoxiddampfes zu erleichtern, zu Kammer 30 zugeführt. Fakultativ können auch Luft oder ein inertes Gas zugesetzt werden.
4. Die zu sterilisierenden Gegenstande 56 werden in der Kammer 30 entweder mit Peroxiddampf behandelt, bis sie sterilisiert sind, oder mit Peroxiddampf vorbehandelt, bevor Plasma mit ausreichender Energie zum Sterilisieren erzeugt wird. Falls erforderlich kann Kammer 30 zu diesem Zeitpunkt evakuiert werden, um die Erzeugung des Plasmas zu erleichtern. Die Dauer der Vorplasma-Haltezeit hängt vom verwendeten Verpackungstyp, der Natur und Anzahl der zu sterilisierenden Gegenständen und der Anordnung der Gegenstände in der Kammer ab. Optimale Zeiten können empirisch bestimmt werden.
5. Die Gegenstände 56 werden einem Plasma unterworfen, indem Energie aus der RF-Energiequelle 54 an die RF-Elektrode 50 angelegt wird. Die RF-Energie, die verwendet wird, um das Plasma zu erzeugen, kann gepulst oder kontinuierlich sein. Die Gegenstände 56 verbleiben im Plasma für einen Zeitraum, um vollständige Sterilisation zu bewirken und/oder um restliches Wasserstoffperoxid zu entfernen. In bestimmten Ausführungsformen werden 5 bis 30 Minuten Plasma verwendet. Optimale Zeiten können jedoch empirisch bestimmt werden.

Wenn in der vorliegenden Beschreibung und den vorliegenden Ansprüchen verwendet, soll der Begriff „Plasma" jeden Teil des Gases oder Dampfes einschließen, der Elektronen, Ionen, freie Radikale, dissoziierte und/oder angeregte Atome oder Moleküle enthält, die als ein Ergebnis eines angelegten elektrischen Feldes erzeugt worden sind, einschließlich jeder begleitenden Strahlung, die erzeugt werden könnte. Das angelegte Feld kann einen breiten Frequenzbereich abdecken; üblicherweise werden jedoch eine Radiofrequenz oder Mikrowellen verwendet.
Das nicht-wässrige Wasserstoffperoxid-Abgabesystem, das in der vorliegenden Erfindung offenbart ist, kann auch mit Plasmas verwendet werden, die mit der Methode erzeugt werden, die im zuvor erwähnten U.S.-Pat. 4,643,876 offenbart ist. Alternativ kann es mit Plasmas verwendet werden, die in U.S.-Patent 5,115,166 oder 5,087,418 beschrieben sind, in denen der zu sterilisierende Gegenstand in einer Kammer angeordnet wird, die von der Plasmaquelle getrennt ist.
Die eben beschriebene Vorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn man Peroxidkomplexe verwendet, die unter Vakuum nicht stabil sind. Es gibt wenigstens zwei mögliche Methoden, die verwendet werden können, um den Verlust an Wasserstoffperoxid während der Vakuumstufe zu minimieren. Erstens kann die kleine Kammer unabhängig evakuiert werden. Zweitens besteht, wenn eine genügend kleine Kammer verwendet wird, keine Notwendigkeit, die kleine Kammer überhaupt zu evakuieren.
Ein solcher instabiler, nicht-wässriger Peroxidkomplex (der isoliert betrachtet, keine anorganische Verbindung darstellt, wie in den Ansprüchen beschrieben) ist Glycinanhydrid-Peroxid. Diese Verbindung setzt Wasserstoffperoxiddampf frei, wenn sie unter Vakuum gesetzt wird. 4 ist ein Diagramm, das die Freisetzung von Wasserstoffperoxiddampf aus Glycinanhydrid-Peroxid-Komplex unter Vakuum veranschaulicht. Das Verfahren, das verwendet wird, um das Wasserstoffperoxid aus dem Glycinanhydrid-Komplex freizusetzen, ist wie folgt: (1) Die Hauptkammer 30 wurde evakuiert, wobei die Ventile 43 und 44 geschlossen waren. (2) Die Kammer, den Wasserstoffperoxidkomplex 42 enthielt, wurde evakuiert, wobei die Ventile 38 und 44 geschlossen und Ventil 43 offen war. (3) Ventil 43 wurde geschlossen und Ventil 44 wurde geöffnet und Wasserstoffperoxiddampf wurde in Kammer 30 hinein diffundieren gelassen.
Wie dargestellt durch das Diagramm, wird Wasserstoffperoxiddampf aus dem Komplex freigesetzt, wenn der Druck verringert wird, sogar ohne zusätzliches Erhitzen. Wie dargestellt in 4, wird die Freisetzung von Peroxiddampf durch Erhitzen des Komplexes auf eine höhere Temperatur signifikant erhöht. Somit sind selbst instabile Peroxidkomplexe im Sterilisationsverfahren der vorliegenden Erfindung nützlich.
Die vorliegende Erfindung stellt wenigstens vier Vorteile gegenüber früheren Wasserstoffperoxid-Sterilisationssystemen bereit:

1. Die Verwendung konzentrierter, potentiell gefährlicher Wasserstoffperoxidlösungen wird umgangen.
2. Die Notwendigkeit, vorab die relative Feuchte von zu sterilisierenden Flächen zu verringern, um Kondensation zu verhindern, wird eliminiert.
3. Wasser wird im wesentlichen aus dem System eliminiert, sodass es wenig Konkurrenz zwischen Wasser und Wasserstoffperoxid um Diffusion in lange enge Lumina hinein gibt.
4. Die Notwendigkeit, ein spezifisches Gefäß anzuschließen, um sterilisierende Gase in lange enge Lumina zuzuführen, kann oft eliminiert werden.

Dass Sterilisation unter Verwendung von Wasserstoffperoxiddampf in im wesentlichen Abwesenheit von Feuchtigkeit bewirkt werden kann, ist eine der überraschenden Entdeckungen der vorliegenden Erfindung. Der Stand der Technik lehrt, dass die Gegenwart von Wasser erforderlich ist, um Sterilisation in chemischen Gas- oder Dampfsterilisationsverfahren zu erreichen. Vorteilhafterweise eliminiert die vorliegende Erfindung Wasser im wesentlichen aus dem System, was zu schnellerer, effizienterer und effektiverer Sterilisation führt.
Die Sterilisationswirksamkeit verschiedener nicht-wässriger Wasserstoffperoxidkomplexe wurde bestimmt, wie unten in den Beispielen 1–4 beschrieben.
Die folgenden Beispiele sind für Vergleichs- oder Veranschaulichungszwecke, ansonsten sollen sie Schritte zeigen, die bei der Herstellung der Erfindung oder der Erfindung selbst eingeschlossen sind.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
Wirksamkeitsdaten wurden mit Wasserstoffperoxiddampf erhalten, der aus im wesentlichen wasserfreiem Harnstoff-Peroxid-Komplex freigesetzt wurde, unter Verwendung von Sporen von Bacillus subtilis var. (niger) in Metall- und TEFLON^®-Kunststoff-Lumina als der biologischen Herausforderung.
A. Testverfahren
1. Ausrüstung
Vier Gramm zerstoßene Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Addukt-Tablette (Fluka Chemical Corp., Ronkonkoma, NY) wurden in eine Aluminiumpfanne 90 gegeben, wie beschrieben in 3A. Die Oberseite der Pfanne 90 wurde mit medizinischem TYVEK^® 92 (ein atemfähiges, mit dem Schmelzspinnverfahren hergestelltes Polyethylen-Gewebe) abgedeckt, sodass jegliches aus dem Komplex freigesetztes Wasserstoffperoxid durch die TYVEK^®-Abdeckung hindurchgehen musste, bevor es in den Rest der Kammer hinein diffundierte. Die Aluminiumpfanne 90 wurde auf ein Heizkissen 94 in einer Pyrex-Schale 96 gestellt, die in den Boden einer Aluminium-Sterilisationskammer gestellt wurde (siehe 1). Die Sterilisationskammer, die ein ungefähres Volumen von 173 Litern besaß, enthielt auch:

• Ein Wasserstoffperoxid-Überwachungsgerät zum Messen der Wasserstoffperoxidkonzentration in der Dampfphase.
• Eine Temperatursteuereinheit zur Steuerung der Temperatur des Heizkissens.
• Eine Einspritzöffnung, durch die flüssiges Wasserstoffperoxid in die Kammer eingespritzt werden könnte.
• Ein Metallgestell, auf dem eine Plastikschale, die Lumenvorrichtungen enthielt, für Tests platziert wurde.
• Elektrische Widerstandsheizeinrichtungen außen auf den Kammerwänden, die die Kammertemperatur während der Wirksamkeitstests bei 45°C hielten.

2. Biologische Herausforderung und Test
Um die Wirksamkeit des nicht-wässrigen Peroxid-Abgabesystems zu bewerten, wurde eine biologische Herausforderung, die aus 1,04 × 10⁶ Sporen von B. subtilis var. (niger) auf einer Skalpellklinge aus rostfreiem Stahl bestand, mit gleichem Abstand von jedem Ende der Lumina aus rostfreiem Stahl mit den Abmessungen 3 mm ID × 40 cm Länge, 3 mm ID × 50 cm Länge und 1 mm ID × 50 cm Länge platziert. Diese IDs und Längen sind typisch für Metall-Lumina, die in medizinischen Geräten verwendet werden. Der Abschnitt in der Mitte von jedem Lumen, der das biologische Teststück enthielt, hatte die Abmessungen 13 mm ID × 7,6 cm Länge. Im biologischen Test mit Metalllumina wurden ingesamt 9 Lumina pro Test bewertet. Diese schlossen 3 Lumina aus jedem der 3 unterschiedlichen verfügbaren Sätze von IDs und Längen ein.
Ähnliche Tests wurden mit einer biologischen Herausforderung durchgeführt, die aus 4,1 × 10⁶ Sporen von B. subtilis var. (niger) auf einem Papierstreifen (6 mm × 4 mm Chromatographiepapier Whatman #1) bestand, angeordnet mit gleichem Abstand von den Enden von TEFLON^®-Lumina mit den Abmessungen 1 mm ID × 1 Meter Länge, 1 mm ID × 2 Meter Länge, 1 mm ID × 3 Meter Länge und 1 mm ID × 4 Meter Länge. Der Mittelabschnitt dieser Lumina, der das biologische Teststück enthielt, hatte die Abmessungen 15 mm ID × 7,6 cm Länge. Im biologischen Test mit TEFLON^®-Lumina wurden insgesamt 12 Lumina pro Test bewertet, 3 Lumina von jeder der 4 unterschiedlichen verfügbaren Längen.
Die Lumina, die die biologischen Testproben enthielten, wurden in eine Plastikschale gegeben, die dann auf das Gestell in der Sterilisationskammer gesetzt wurde. Die Kammertür wurde dann verschlossen und die Kammer auf 0,2 Torr Druck mit einer Vakuumpumpe evakuiert. Die Aluminiumpfanne, die das Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Addukt enthielt, wurde dann für einen Zeitraum von 5 Minuten auf 80 bis 81°C erhitzt, gemessen mit einem Thermoelement-Thermometer, das auf der Seitenwand der Aluminiumpfanne ungefähr 1 cm vom Boden der Pfanne platziert war. Während dieser Zeit stieg die Wasserstoffperoxidkonzentration in der Kammer auf 6 mg/l an, gemessen vom Peroxid-Überwachungsgerät.
Die biologischen Testproben wurden dem Wasserstoffperoxiddampf für Zeiträume von 5, 10, 15, 20 und 25 Minuten ausgesetzt. Nach Einwirkung des Wasserstoffperoxiddampfes wurden die biologischen Testproben aseptisch in 15 ml Tryptikase-Sojabrühe überführt, die 277 Einheiten Katalase enthielt, um jegliche Wasserstoffperoxid-Rückstände zu neutralisieren, die auf den Testproben zurückgeblieben sein könnten. Alle Proben wurden für 7 Tage bei 32°C inkubiert und auf Wachstum beobachtet.
Vergleichsstudien wurden ebenfalls durchgeführt, in denen eine 50%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung in die Sterilisationskammer eingespritzt und aus einer erhitzten Einspritzeinrichtung (eine erhitzte Metalloberfläche) verdampft wurde. Das Volumen der eingespritzten Wasserstoffperoxidlösung erzeugte eine Dampfphasenkonzentration von Wasserstoffperoxid von 6 mg/l. Die Testlumina und biologischen Testproben, die in diesen Tests verwendet wurden, waren identisch zu denjenigen, die in den Tests mit nicht-wässrigem Wasserstoffperoxid verwendet wurden. Die Handhabung der biologischen Testproben nach Einwirkung des Wasserstoffperoxids war ebenfalls identisch.
B. Testergebnisse

Die Ergebnisse dieser Tests mit Lumina aus rostfreiem Stahl und TEFLON^®, die in Tabellen 3 bzw. 4 dargestellt sind, veranschaulichen die Vorteile des nicht-wässrigen Peroxid-Abgabesystems mit sowohl Metall- als auch Nicht-Metall-Lumina. Vollständige Abtötung der Bakteriensporen wurde innerhalb von 5 Minuten mit dem nicht-wässrigen Peroxid-Abgabesystem für die bewerteten Lumina mit dem kleinsten ID und der größten Länge erreicht. Gleichzeitig wurde vollständige Abtötung selbst nach 25 Minuten Diffusionszeit mit der 50%-igen Wasserstoffperoxidlösung nicht erreicht. Tabelle 3 Wirksamkeitsvergleich wässrig/nicht-wässrig SS-Klingen in SS-Lumina

		STERILITÄTSERGEBNISSE (POSITIV/PROBEN)
PEROXIDQUELLE	DIFFUSIONSZEIT (MIN)	3 mm × 40 cm	3 mm × 50 cm	1 mm × 50 cm
50%-IGE LÖSUNG	5	3/3	3/3	3/3
	10	0/3	2/3	3/3
	15	1/3	1/3	1/3
	20	0/3	0/3	1/3
	25	0/3	0/3	1/3
HARNSTOFFPEROXID	5	0/3	0/3	0/3
	10	0/3	0/3	0/3
	15	0/3	0/3	0/3
	20	0/3	0/3	0/3
	25	0/3	0/3	0/3

Tabelle 4 Wirksamkeitsvergleich wässrig/nicht-wässrig Papierstreifen 6 mm × 4 mm in TEFLON^®-Lumina

		STERILITÄTSERGEBNISSE (POSITIV/PROBEN)
PEROXIDQUELLE	DIFFUSIONSZEIT (MIN)	1 mm × 1 m	1 mm × 2 m	1 mm × 3 m	1 mm × 4 m
50%-IGE LÖSUNG	5	3/3	3/3	3/3	3/3
	10	3/3	3/3	3/3	3/3
	15	0/3	1/3	1/3	2/3
	20	0/3	0/3	1/3	1/3
	25	0/3	0/3	0/3	1/3
HARNSTOFFPEROXID	5	0/3	0/3	0/3	0/3
	10	0/3	0/3	0/3	0/3
	15	0/3	0/3	0/3	0/3
	20	0/3	0/3	0/3	0/3
	25	0/3	0/3	0/3	0/3

Die Tatsache, dass schnelle Sterilisation in Abwesenheit wesentlicher Mengen Wasser erreicht werden kann, ist überraschend angesichts der Tatsache, dass Feuchtigkeit im allgemeinen während chemischer Gas/Dampfphasensterilisation mit verschiedenen anderen Sterilisationsmitteln als Wasserstoffperoxid vorhanden gewesen ist. Da Dampfphasen-Wasserstoffperoxid-Sterilisationssysteme wässrige Wasserstoffperoxidlösungen verwendet haben, war in diesen Systemen ebenso Feuchtigkeit vorhanden.
Um die Sterilisationswirksamkeit verschiedener anderer Peroxidkomplexe zu testen, wurden die folgenden Experimente durchgeführt.
Beispiele 2, 3 und 4 (Vergleichsbeispiele)

Die Vorrichtung von Beispiel 1 wurde verwendet, um die Wirksamkeit von Polyvinylpyrrolidon-Wasserstoffperoxid-Komplex (Beispiel 2), Nylon-6-Wasserstoffperoxid-Komplex (Beispiel 3) und 1,3-Dimethylharnstoff-Wasserstoffperoxid-Komplex (Beispiel 4) zu testen. Diese Verbindungen wurden gemäß der Methode synthetisiert, die unten in den Beispielen 12 und 13 offenbart ist. Testparameter waren wie folgt:

	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
Kammertemp.	45°C	45°C	45°C
Anfänglicher Druck	0,2 Torr	1,0 Torr	1,0 Torr
Gew.-% Peroxid	17%	10,5%	26,6%
Peroxidkonzentration	6 mg/l	6 mg/l	6 mg/l
Gew. Verwendeter Komplex pro Zyklus	8 g	18 g	6 g
Temp. zur Freisetzung von Peroxid	110°C	110°C	80°C

In jedem Fall waren die Sporenträger Papiersubstrate 6 mm × 4 mm in Kunststoff-Lumina und Klingen aus rostfreiem Stahl in Lumina aus rostfreiem Stahl. Die Ergebnisse dieser Wirksamkeitstests erscheinen unten in Tabelle 5. Tabelle 5 Wirksamkeit von Komplexen mit VP, Nylon-6 und 1,3-Dimethylharnstoff STERILITÄTSERGEBNISSE (POSITIV/PROBEN)

		Mit 5 Minuten Einwirkung
LUMENTYP	Größe der Lumina	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
TEFLON^®	1 mm × 1 m	0/3	0/3	0/3
	1 mm × 2 m	0/3	0/3	0/3
	1 mm × 3 m	0/3	0/3	0/3
	1 mm × 4 m	0/3	0/3	0/3
ROSTFREIER STAHL	3 mm × 40 cm	0/3	0/3	0/3
	3 mm × 50 cm	0/3	0/3	0/3
	1 mm × 50 cm	0/3	0/3	0/3

Die Ergebnisse, die in Tabelle 5 erscheinen, zeigen, dass jeder der getesteten Peroxidkomplexe Peroxiddampf erzeugt, der effiziente Sterilisation nach nur 5 Minuten Einwirkung liefert.
Die Temperatur, die erforderlich ist, um den Wasserstoffperoxiddampf aus dem festen Komplex freizusetzen, die oben angegeben ist, ist die Temperatur, die von einem Thermoelement-Thermometer gemessen ist, das auf der Außenseite der Aluminiumpfanne ungefähr 1 cm vom Boden der Pfanne angeordnet ist. Weitere Tests unter Verwendung eines Thermometers, wie etwa eines fluoroptischen Thermometers, angeordnet auf dem Innenboden der Pfanne, zeigten, dass die Temperatur am Boden der Pfanne ungefähr 30–35°C höher war, wie beschrieben in Beispiel 5 unten. So betrug die Temperatur am Boden der Pfanne, im vorigen Beispiel, ungefähr 110–115°C, wenn das Thermoelement-Thermometer 80°C zeigte, und die Temperatur am Boden der Pfanne betrug ungefähr 140–145°C, wenn das Thermoelement-Thermometer 110°C zeigte.
Beispiel 5
Um die Temperatur am Boden der Aluminiumpfanne zu bestimmen, die verwendet wurde, um den festen Peroxidkomplex aufzunehmen, wurde ein fluoroptisches Thermometer mit Klebeband am Innenboden der Aluminiumpfanne befestigt. Ein Thermoelement-Thermometer Omega^® wurde auf der Außenseite der Aluminiumpfanne ungefähr 1 cm vom Boden der Pfanne angeordnet. Drei unterschiedliche Ablesungen der Thermometer wurden vorgenommen. Jedes Mal wurde die Pfanne auf die gewünschte Temperatur erhitzt, angezeigt vom an der Seite der Pfanne angeordneten Thermometer, abkühlen gelassen und dann erneut auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Die aufgezeichneten Temperaturen sind unten aufgelistet:

Temp. an der Seite der Pfanne Temp. am Boden der Pfanne (°C)

Erste Zweite Dritte Durchschnitt

80°C 110,9 110,6 110,6 110,7

100°C 131,5 132,6 132,0 132,0
Die Ergebnisse zeigen, dass die Temperatur am Boden der Aluminiumpfanne ungefähr 30–35°C höher war als die Temperatur, die vom Thermoelement-Thermometer angezeigt wurde, das an der Seite der Pfanne angeordnet war.
Weitere Tests wurden durchgeführt, um die Wirksamkeitsdaten zu vergleichen, die unter Verwendung einer wässrigen und nicht-wässrigen Peroxidquelle erhalten wurden, in einem offenen System (ohne Lumen). Die Experimente sind im Detail unten beschrieben.
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
Die Vorrichtung von Beispiel 1 wurde mit einer biologischen Herausforderung verwendet, die aus 6,8 × 10⁵ Sporen von B. subtilis var (niger) bestand, auf einem 6 mm × 4 mm großen Streifen Chromatographiepapier Whatman #1, verpackt in einer TYVEK^®/MYLAR^®-Hülle. (TYVEK^® ist ein gasdurchlässiges Gewebe, hergestellt aus Polyethylen. MYLAR^® ist ein nicht-gasdurchlässiges Polyestermaterial). Verpackte Streifen mit der biologischen Herausforderung wurden vorne, in der Mitte und hinten in einer Polyphenylenoxid-Schale platziert, die ein flexibles faseroptisches Sigmoidoskop enthielt. Die Schale wurde in einen Polyphenylenoxid-Behälter gestellt, der oben eine Öffnung und im Boden zwei Öffnungen hatte, um Diffusion zu ermöglichen. Die Öffnungen mit vier Inch Durchmesser wurden mit einem atmungsfähigen Polypropylen-Verpackungsmaterial (SPUNGUARD^® Heavy Duty Sterilization Wrap, Kimberly-Clark, Dallas, TX) abgedeckt, um die Sterilität des Inhalts des Behälters nach der Sterilisation zu erhalten. Der Behälter wurde in die Vorrichtung von Beispiel 1 gestellt, und der Druck in der Kammer wurde auf 0,2 Torr verringert. Die Aluminiumpfanne, die 2 Gramm Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Addukt (Fluka Chemical Corp.) enthielt, wurde dann für 5 Minuten auf 80–81°C erhitzt, gemessen mit einem Thermoelement-Thermometer, das auf der Außenseite der Aluminiumpfanne ungefähr 1 cm vom Boden der Aluminiumpfanne angeordnet war, um 3 mg/l Wasserstoffperoxiddampf in der Kammer bereitzustellen. Die biologischen Testproben wurden dem Wasserstoffperoxiddampf für Zeiträume von 5 und 10 Minuten ausgesetzt. Nach Einwirkung auf die Testproben wurden diese in derselben Weise gehandhabt wie diejenigen in Beispiel 1.
Vergleichsstudien wurden ebenfalls durchgeführt, in denen 50%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung in die Sterilisationskammer eingespritzt und aus einem erhitzten Einspritzer verdampft wurde. Das eingespritzte Volumen der Wasserstoffperoxidlösung erzeugte eine Dampfphasenkonzentration von 3 mg/l. Die Testkonfiguration, die Zusammensetzung der biologischen Testproben und die Handhabung der biologischen Testproben nach Einwirkung waren alle identisch zu denjenigen, die in den Tests mit nicht- wässrigem Wasserstoffperoxid verwendet wurden. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 6 dargestellt. Tabelle 6 Wirksamkeitsvergleich wässrig/nicht-wässrig in offenem System (Test ohne Lumen)

Peroxidquelle Diffusionszeit (min) Sterilitätsergebnisse (positiv/Proben)

50%-ige Lösung 5 3/3

10 3/3

Harnstoff-Peroxid 5 1/3

10 0/3
Die Ergebnisse dieser Tests zeigen die größere Wirksamkeit des nicht-wässrigen, wenn verglichen mit dem wässrigen, Wasserstoffperoxidverfahren in einem „offenen" System, in dem die biologische Probe nicht in einem Lumen platziert wurde. Wieder wurde überraschenderweise entdeckt, dass ein nicht-wässriges System überlegene Sterilisation lieferte, selbst wenn Diffusion von Wasserstoffperoxid in ein langes und enges Lumen hinein nicht erforderlich ist. Dies legt nahe, dass der Wirkungsmodus von Wasserstoffperoxid für Systeme mit und ohne Wasser nicht derselbe ist.
Weitere Tests wurden durchgeführt, um die Wirksamkeit eines nicht-wässrigen Peroxiddampfes bei normalem, nicht-verringertem, Druck zu bestimmen. Diese Tests sind unten detailliert beschrieben.
Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)
Wirksamkeitstests wurden mit dem Wasserstoffperoxiddampf durchgeführt, der aus dem Harnstoff-Peroxid-Komplex freigesetzt wurde, in einem offenen System bei atmosphärischem Druck. In diesem Test war die biologische Herausforderung aus 1,04 × 10⁶ Sporen von B. subtilis var (niger) auf den Operationsklingen aus rostfreiem Stahl in einer TYVEK^®/MYLAR^®-Hülle verpackt. Verpackte Klingen mit biologischer Herausforderung wurden vorne, in der Mitte und hinten in einer Polyphenylenoxid-Schale platziert. Die Schale wurde in die Vorrichtung von Beispiel 1 gegeben, und die Kammertür wurde verschlossen.
Die Aluminiumpfanne, die 4,0 g Harnstoff-Peroxid (Fluka Chemical Corp.) enthielt, wurde auf 80 bis 81°C erhitzt, gemessen mit einem Thermoelement-Thermometer, das auf der Seite der Aluminiumpfanne ungefähr 1 cm vom Boden der Pfanne angeordnet war, für die Dauer des Tests. Die biologischen Testproben wurden dem Wasserstoffperoxiddampf für Zeiträume von 5, 10, 20 und 30 Minuten ausgesetzt. Nach Einwirkung auf die Testproben wurden diese in derselben Weise gehandhabt wie diejenigen in Beispiel 1. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 7 dargestellt und belegen die Wirksamkeit des nicht-wässrigen Peroxidverfahrens in einem offenen System bei atmosphärischem Druck. Tabelle 7 Wirksamkeit des nicht-wässrigen Peroxidverfahrens in einem offenen System bei atmosphärischem Druck

Peroxidquelle Diffusionszeit Minuten Sterilitätsergebnisse (positiv/Proben)

Harnstoff-Peroxid 5 3/3

10 1/3

20 0/3

30 0/3
Weitere Tests wurden durchgeführt, um die ungefähre freigesetzte Menge an Peroxid aus dem Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Komplex bei verschiedenen Temperaturen zu bestimmen. Diese Tests werden in Beispiel 8 beschrieben.
Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)
Harnstoff-Peroxid-Pulver, erhalten aus dem Zerstoßen der kommerziell erhältlichen Tabletten (Fluka Chemical Corp.), wurde zwischen zwei Aluminiumgittern in eine Vorrichtung gemäß 3B mit Abmessungen von 12,7 cm × 12,7 cm gegeben. Die Aluminiumplatte wurde dann erhitzt, und die Temperatur wurde unter Verwendung eines Thermometers überwacht, das nahe einer Ecke der Aluminiumplatte angeordnet war. Tabelle 8 listet den ungefähren Prozentanteil an freigesetztem Peroxid bei verschiedenen Temperaturen nach Erhitzen für fünf Minuten auf. Die Daten zeigen, dass ungefähr 100% des Peroxids aus dem Komplex bei einer Temperatur von 140°C freigesetzt werden. Geringere Prozentanteile Peroxid werden bei niedrigeren Temperaturen freigesetzt. Tabelle 8 Freisetzung von nicht-wässrigem Peroxid bei verschiedenen Temperaturen

Heiztemperatur % freigesetztes Peroxid

80°C ~25%

100°C ~65%

120°C ~80%

120°C ~90%

140°C ~100%
Peroxidkomplexe mit der Fähigkeit, Wasserstoffperoxiddampf bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck freizusetzen, wie etwa der Harnstoff-Peroxid-Komplex, erlaubt diesen, zur Verwendung in verschiedenen Sterilisationsanwendungen wirksam zu sein. Nicht nur können sie in der Sterilisationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben ist, verwendet werden, die Verbindungen der vorliegenden Erfindung können auch als selbststerilisierender Verpackungsmaterialien verwendet oder auf Träger, wie etwa Gaze, Schwamm, Baumwolle und dergleichen aufgebracht werden. Die Verbindungen ermöglichen Sterilisation versiegelter Verpackungen bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen und sind insbesondere nützlich für die Sterilisation verpackter medizinischer oder chirurgischer Produkte.
Besondere Verwendung der Verbindungen der vorliegenden Erfindung sind in den Beispielen beschrieben, die folgen. Der in den folgenden Beispielen verwendete Peroxidkomplex war Harnstoff-Peroxid in Form einer Tablette (Fluka Chemical Corp.) oder in Form eines durch Zerstoßen der Tabletten erhaltenen Pulvers.
Beispiel 9 (Vergleichsbeispiel)
Ein selbststerilisierender Beutel wurde wie folgt zusammengebaut: Ein Operationsskalpell mit 3,8 × 10⁵ Sporen von B. subtilis var. (niger) auf seiner Oberfläche wurde in eine sterile Petrischale gegeben. Die Schale wurde in eine größere Petrischale gegeben, zusammen mit 1 g Harnstoff-Peroxid-Komplex in entweder Tabletten- oder Pulverform. Die größere Petrischale wurde dann in einen Beutel eingebracht, der aus TYVEK^®/MYLAR^® (gasdurchlässig, Tabelle 9), MYLAR^®/MYLAR^® (nicht-gasdurchlässig, Tabelle 10) oder Papier/MYLAR^® (gasdurchlässig, Tabelle 10) hergestellt war. Der Beutel wurde dann versiegelt.

Jeder Beutel wurde verschiedenen Temperaturen für verschiedene Zeiträume ausgesetzt, wie dargestellt in den Tabellen 9 und 10 unten. Die biologischen Testproben wurden auf Sterilisation bewertet, wie beschrieben in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 9 und 10 enthalten, wobei ein „+"-Zeichen bakterielles Wachstum anzeigt. Tabelle 9

Selbsterilisierende Beutel mit atmungsfähiger Barriere (TYVEK^®/MYLAR^®)
Temperatur	Peroxidtyp	1 Std.	2 Std.	3 Std.	4 Std.
23°C	Pulver	+	–	–	–
23°C	Tablette	+	+	–	–
40°C	Pulver	–	–	–	–
40°C	Tablette	–	–	–	–
60°C	Pulver	–	–	–	–
60°C	Tablette	–	–	–	–

Tabelle 10 listet die Wirksamkeitsdaten für selbststerilisierende Beutel mit (Papier/MYLAR^®) und ohne (MYLAR^®/MYLAR^®) eine atmungsfähige Barriere auf. Die Beutel wurden zusammengebaut, wie oben beschrieben, die Peroxiddampfquelle war jedoch nur Harnstoff-Peroxid in Pulverform. Tabelle 10

Selbsterilisierende Beutel mit & ohne atemfähige Barriere
Temperatur	Verpackungstyp	2 Std.	4 Std.
23°C	MYLAR/MYLAR	–	–
	Papier/MYLAR	+	–
40°C	MYLAR/MYLAR	–	–
	Papier/MYLAR	–	–
60°C	MYLAR/MYLAR	–	–
	Papier/MYLAR	–	–

Ergebnisse aus diesen Tests zeigen, dass der Harnstoff-Peroxid-Komplex, der in einem Beutel mit und ohne eine atmungsfähige Barriere eingeschlossen ist, wirksame Sterilisation für einen Gegenstand innerhalb des Beutels in Abwesenheit von Feuchtigkeit bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck nach 2 bis 3 Stunden bereitstellt. Bei höheren Temperaturen wird Sterilisation nach nur einer Stunde bewirkt.
Um die Wirksamkeit des Sterilisationssystems der vorliegenden Erfindung in einem geschlossenen Behälter zu bestimmen, wurde das folgende Experiment durchgeführt.
Beispiel 10 (Vergleichsbeispiel)
Ein selbststerilisierender Behälter wurde wie folgt zusammengebaut: Ein Träger aus rostfreiem Stahl mit entweder 3,8 × 10⁶ Sporen von B. subtilis var. niger auf seiner Oberfläche (Tabelle 11) oder mit 9,2 × 10⁵ Sporen von B. subtilis var. niger auf seiner Oberfläche (Tabelle 12) wurde in eine kleine Polyethylen(PE)-Ampulle mit 20 Löchern (3/16'' groß) in ihrer Oberfläche gegeben. Die Ampulle wurde in eine größere PE-Ampulle gegeben, die mit entweder einer luftdichten Kappe oder einer gasdurchlässigen Schicht aus SPUNGUARD^® (CSR Wrap) abgedeckt wurde. Ebenfalls eingeschlossen in der größeren Ampulle war eine zweite PE-Ampulle, ebenfalls mit 20 Löchern (3 × 16'' groß) in ihrer Oberfläche. Diese Ampulle enthielt 1 g Harnstoff-Peroxid in entweder Pulver- oder Tablettenform und war in einem Beutel aus entweder SPUNGUARD^® (CSR-Folie) oder TYVEK^® versiegelt.

Jeder Behälter wurde verschiedenen Temperaturen für verschiedene Zeiträume ausgesetzt, wie dargestellt in den Tabellen 11 und 12 unten. Die biologischen Testproben wurden auf Sterilisation bewertet, wie beschrieben in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 11 und 12 enthalten, wobei ein „+"-Zeichen bakterielles Wachstum anzeigt. Tabelle 11

Selbststerilisierende Behälter ohne atmungsfähiges Fenster
Temperatur	Verpackungstyp	2 Std.	6 Std.
23°C	Unverpackte Tablette	+	–
	C/C*-verpackte Tablette	+	–
	C/C-verpacktes Pulver	+	–
40°C	Unverpackte Tablette	+	–
	C/C-verpackte Tablette	–	–
	C/C-verpacktes Pulver	–	–
60°C	Unverpackte Tablette	–	–
	C/C-verpackte Tablette	–	–
	C/C-verpacktes Pulver	–	–
* Beutel, hergestellt aus CSR-Folie

Tabelle 12

Selbststerilisierende Behälter mit atmungsfähigem CSR-Fenster
Temperatur	Verpackungstyp	0,5 Std.	1,0 Std.	1,5 Std.	2,0 Std.	3,0 Std.	4,0 Std.
23°C	Unverpackte Tablette		+	+	+	–	–
	Unverpacktes Pulver		+	+	+	–	–
	T/T*-verpackte Tablette		+	+	+	+	–
	T/T-verpacktes Pulver		+	+	+	–	–
	C/C**-verpackte Tablette		+	+	+	–	–
	C/C-verpacktes Pulver		+	+	+	–	–
40°C	Unverpackte Tablette	–	–	–	–
	Unverpacktes Pulver	–	–	–	–
	T/T-verpackte Tablette	+	–	–	–
	T/T-verpacktes Pulver	–	–	–	–
	C/C-verpackte Tablette	–	–	–	–
	C/C-verpacktes Pulver	–	–	–	–
60°C	Unverpackte Tablette	–	–	–	–
	Unverpacktes Pulver	–	–	–	–
	T/T-verpackte Tablette	–	–	–	–
	T/T-verpacktes Pulver	–	–	–	–
	C/C-verpackte Tablette	–	–	–	–
	C/C-verpacktes Pulver	–	–	–	–
* Beutel, hergestellt aus TYVEK^® ** Beutel, hergestellt aus CSR-Folie

Ergebnisse aus diesen Tests zeigen, dass der nicht-wässrige Harnstoff-Peroxid-Vergleichskomplex, der in einem Behälter mit und ohne eine atmungsfähige Barriere enthalten ist, wirksame Sterilisation bei Raumtemperatur nach nur 3–4 Stunden bereitstellt. Bei höheren Temperaturen wird Sterilisation bei so wenig wie einer halben Stunde bewirkt.
Die nicht-wässrigen Peroxidkomplexe, die Peroxiddampf freisetzen, haben sich als nützlich bei der Sterilisation von Gegenständen bei Raumtemperatur und wirksamer bei höheren Temperaturen erwiesen. Diese Komplexe können in einen Beutel, einen Behälter, eine Kammer, einen Raum oder jede Fläche gegeben werden, die versiegelt werden kann, wo sie Peroxiddampf freisetzen, der die Gegenstände wirksam sterilisiert. Die Komplexe können erhitzt werden, um die Freisetzung von Dampf zu erleichtern und um Sterilisation in kürzerer Zeit als derjenigen bereitzustellen, die für Raumtemperatursterilisation erforderlich ist. Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung sind daher in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, wo Sterilisation erwünscht ist. Indem der Komplex einfach in eine versiegelte Fläche gegeben wird, die einen Gegenstand oder Gegenstände, die sterilisiert werden sollen, enthält, kann Sterilisation erreicht werden. Im Gegensatz zu Verfahren nach dem Stand der Technik besteht keine Notwendigkeit für Kontakt mit Feuchtigkeit, um für Aktivierung des Wasserstoffperoxids zu sorgen.
Um zu bestätigen, dass Sterilisation bei Verwendung nicht-wässriger Peroxidkomplexe in weniger Zeit bei niedrigeren Drücken bewirkt werden kann, wurde das folgende Experiment durchgeführt.
Beispiel 11 (Vergleichsbeispiel)
Ein selbststerilisierender Behälter wurde wie folgt zusammengebaut: Ein Träger aus rostfreiem Stahl mit 9,2 × 10⁶ Sporen von B. subtilis var. niger auf seiner Oberfläche wurde in eine kleine PE-Ampulle mit 20 Löchern (3/16'' groß) in ihrer Oberfläche gegeben. Die Ampulle wurde in eine größere PE-Ampulle gegeben, die mit einer gasdurchlässigen Schicht aus CSR-Folie (SPUNGUARD^®) abgedeckt wurde. Ebenfalls enthalten in der größeren Ampulle war eine zweite PE-Ampulle, ebenfalls mit 20 Löchern (3/16'' groß) an ihrer Oberfläche. Diese Ampulle enthielt 1 g Harnstoff-Peroxid in entweder Pulver- oder Tablettenform. Die Ampulle wurde dann in einer CSR-Folie oder einem TYVEK^®-Beutel versiegelt.

Die größeren Ampullen wurden in entweder eine 4,5 l-Sterilisationskammer oder eine 173 l-Sterilisationskammer gegeben. Jeder Behälter wurde für 2 Stunden 100 Torr Druck und 23°C Temperatur ausgesetzt, wie dargestellt in Tabelle 13. Die biologischen Testproben wurden auf Sterilisation bewertet, wie beschrieben in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 enthalten. Tabelle 13

Selbststerilisierende Behälter mit atmungsfähigem Fenster in Bedingungen mit verringertem Druck
Temperatur	Verpackungstyp	4,5 l-Kammer	173 l-Kammer
	Unverpacktes Pulver	–	–
23°C	T/T-verpacktes Pulver	–	–
	C/C-verpacktes Pulver	–	–

Diese Ergebnisse zeigen, dass ein nicht-wässriger Harnstoff-Peroxid-Vergleichskomplex, der in einem Behälter mit einer atmungsfähigen Barriere enthalten ist, bei 100 Torr und Raumtemperatur nach nur 2 Stunden wirksame Sterilisation liefert. Diese Ergebnisse, wenn verglichen mit den Ergebnissen in Tabelle 12, zeigen, dass die Peroxidkomplexe der vorliegenden Erfindung Sterilisation bei verringerten Drücken in weniger Zeit als derjenigen liefern, die erforderlich ist, um Sterilisation bei atmosphärischem Druck zu bewirken.
So können die Wasserstoffperoxidkomplexe der vorliegenden Erfindung wirksame Sterilisation in signifikant kürzeren Zeiträumen liefern. Zusätzlich kann, wie oben diskutiert, Plasma verwendet werden, um die Sterilisationswirksamkeit des Wasserstoffperoxiddampfes zu erhöhen. Die zu sterilisierenden Gegenstände werden nach Einwirkung des Peroxiddampfes einem Plasma unterworfen und verbleiben im Plasma für einen Zeitraum, der ausreichend ist, um vollständige Sterilisation zu bewirken.
Gegenstande, die durch Einwirkung von Wasserstoffperoxiddampf sterilisiert worden sind, können einem Plasma ausgesetzt werden, um jegliches restliche Wasserstoffperoxid zu entfernen, das auf den Gegenständen verblieben ist. Weil das restliche Wasserstoffperoxid während der Plasmabehandlung zu nicht-toxischen Produkten zersetzt wird, sind die sterilisierten Gegenstande im Anschluß an die Behandlung, ohne die Notwendigkeit irgendwelcher zusätzlichen Schritte, einsatzbereit.
Nicht-wässrige Peroxidkomplexe sind in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, einschließlich als eine Komponente von selbststerilisierender Verpackung. Zusätzlich sind die Komplexe zur Verwendung in verschiedenen Verfahren zur Dampfsterilisation von Gegenstanden geeignet, wie etwa dem Verfahren, das in U.S.-Patent Nr. 4,943,414 offenbart ist. Dieses Patent offenbart ein Verfahren, bei dem ein Gefäß, das eine kleine Menge einer verdampfbaren flüssigen Sterilisierungsmittellösung enthält, mit einem Lumen verbunden wird, und das Sterilisierungsmittel verdampft und direkt in das Lumen des Gegenstandes strömt, wenn der Druck während des Sterilisationszyklus verringert wird. Das im Patent offenbarte Verfahren kann modifiziert werden, um die Verwendung einer nicht-wässrigen Peroxidverbindung zu ermöglichen. Die Verbindung wird in ein Gefäß gegeben und mit dem Lumen des zu sterilisierenden Gegenstandes verbunden. Der Gegenstand wird dann in einen Behälter gegeben und der Behälter evakuiert. Das Lumen des Gegenstandes und das Äußere des Gegenstandes kommen mit dem Wasserstoffperoxiddampf in Kontakt, der aus der nichtwässrigen Verbindung freigesetzt wird. Ein Plasma kann fakultativ erzeugt und verwendet werden, um die Sterilisation zu verstärken und/oder irgendwelches restliche Wasserstoffperoxid vom Gegenstand zu entfernen. Verwendung von nicht-wässrigen Peroxidkomplexen im System, das gerade beschrieben ist, überwindet den Nachteil, dass das Wasser in der wässrigen Lösung schneller verdampft wird und eher in das Lumen eintritt als der Wasserstoffperoxiddampf. So wird wirksamere Sterilisation bewirkt, und es ist weniger Zeit erforderlich, um Sterilisation zu bewirken.
Synthese nicht-wässriger Wasserstoffperoxidkomplexe
Diese Offenbarung stellt weiter ein Verfahren zur Herstellung nicht-wässriger Wasserstoffperoxidkomplexe bereit, die als die Quelle in einem Wasserstoffperoxid-Dampfsterilisator nützlich sind, oder als eine Komponente selbststerilisierender Verpackung, wie oben beschrieben wurde. Natürlich können die Wasserstoffperoxidkomplexe für andere Anwendungen verwendet werden, wie etwa für Bleimittel, Kontaktlinsenlösungen, Katalysatoren und andere Anwendungen, die den Durchschnittsfachleuten gut bekannt sein werden.
Das allgemeine Verfahren zur Herstellung der Wasserstoffperoxidkomplexe ist wie folgt:
(1) Gebe das Reaktantenmaterial in die Kammer.
Das mit dem Wasserstoffperoxid umzusetzende Material kann ein Feststoff in verschiedenen Formen sein (z. B. Pulver, Kristall, Film, etc., vorzugsweise mit hoher Oberfläche, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen). Das Reaktantenmaterial kann auch als eine Lösung in Wasser oder einem anderen Lösemittel vorliegen, wenn ausreichend Zeit gelassen wird, um das Lösemittel zu verdampfen, nachdem der Druck in der Kammer verringert ist. Das Material kann auch eine Flüssigkeit sein, deren Siedepunkt höher ist als derjenige von Wasserstoffperoxid (150°C). Da Reaktionsgeschwindigkeiten bei erhöhter Temperatur schneller sind, wird die Kammer vorzugsweise erhitzt, entweder bevor oder nachdem die Reaktantenzusammensetzung eingebracht ist. Die Temperatur sollte jedoch nicht so hoch sein, dass der Reaktant siedet oder verdampft.
Die Reaktantenzusammensetzung kann in irgendeinem Behälter enthalten sein, der Zugang zum Peroxiddampf bereitstellt. Wenn sie in Form eines Pulvers oder einer anderen Form vorliegt, die herumgeblasen werden kann, wenn die Kammer evakuiert wird, dann kann der Reaktant in einem durchlässigen Behälter zurückgehalten werden, der Wasserstoffperoxid ermöglicht, in den Behälter hinein zu diffundieren.
(2) Evakuiere die Kammer.
In bestimmten Ausführungsformen wird die Kammer auf einen Druck unter atmosphärischem Druck evakuiert, wie etwa einen Druck, der unter dem Dampfdruck des Wasserstoffperoxids liegt (der von seiner Konzentration und Temperatur abhängt), um sicherzustellen, dass alles Peroxid sich in der Dampfphase befindet. Der Dampfdruck steigt mit steigender Temperatur an und fällt mit steigender Peroxidkonzentration. Für die meisten Experimente wurde die Kammer auf ungefähr 0,2 Torr evakuiert, und die Temperatur lag bei Umgebungstemperatur oder darüber.
(3) Erzeuge Wasserstoffperoxiddampf.
Der Wasserstoffperoxiddampf kann aus einer Wasserstoffperoxidlösung oder aus einem im Wesentlichen wasserfreien Wasserstoffperoxidkomplex erzeugt werden. Der letztere liefert trockenes Wasserstoffperoxid im Dampfzustand, was ein Vorteil ist, wenn entweder das mit dem Dampf umzusetzende Material oder der zu bildende Komplex hygroskopisch ist. Ein weiterer Vorteil der Erzeugung des Wasserstoffperoxiddampfes aus einem im Wesentlichen wasserfreien Komplex ist, dass der Prozentanteil an Wasserstoffperoxid im Komplex, der gebildet wird, höher ist, als wenn der Dampf aus einer wässrigen H₂O₂-Lösung erzeugt wird.
Dies beruht vermutlich auf der Konkurrenz zwischen Wassermolekülen und H₂O₂-Molekülen um Bindungsstellen auf dem Komplex, wenn eine wässrige Lösung verwendet wird, um den H₂O₂-Dampf zu erzeugen.
Der Peroxiddampf kann in derselben Kammer erzeugt werden, die das Reaktantenmaterial beherbergt, oder in einer anderen Kammer, die von ihr durch ein Vakuumventil getrennt ist.
(4) Setze das Reaktantenmaterial mit Wasserstoffperoxid um.
Die für die Reaktion erforderliche Zeit hängt natürlich von der Reaktionsgeschwindigkeit des Recktanten mit Wasserstoffperoxid ab. Sie kann empirisch bestimmt werden, indem der Druck überwacht wird, der während der Bindung von Peroxid an das Reaktantenmaterial abfällt. Typischerweise liegt die Reaktionszeit bei etwa 5–30 Minuten. Die Konzentration von verdampftem Wasserstoffperoxid und das Gewicht des Ausgangsmaterials bestimmen den Gewichtsprozentanteil Peroxid im Reaktionsendprodukt. Wenn das Gewichtsverhältnis von Reaktant zu Wasserstoffperoxid steigt, sinkt der Gewichtsprozentanteil Wasserstoffperoxid im Komplex. Die Reaktion kann mehrfach wiederholt werden, um die Konzentration an Wasserstoffperoxid im Komplex zu erhöhen.
(5) Evakuiere die Kammer erneut.
Am Ende des Reaktionszeitraums wird die Kammer weiter auf etwas 2 Torr evakuiert, um jegliches nicht-umgesetztes Wasserstoffperoxid zu entfernen.
(6) Entlüfte die Kammer und gewinne den Wasserstoffperoxidkomplex zurück.
Der Mechanismus, durch den das Wasserstoffperoxid einen Komplex mit dem Reaktantenmaterial bildet, ist nicht vollständig verstanden. Man glaubt, dass die Bildung des Komplexes Wasserstoffbrückenbindungsbildung zwischen dem Wasserstoffperoxid und elektronenreichen funktionellen Gruppen, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthalten, auf dem Reaktantenmaterial umfasst. Es ist nicht bekannt, ob dies der einzige Bindungsmodus ist; es ist jedoch festgestellt worden, dass Materialien mit einem breiten Bereich von funktionellen Gruppen Komplexe mit Wasserstoffperoxid bilden.
Die Vorteile der Dampfphasenreaktion gegenüber früheren Verfahren der Wasserstoffperoxidkomplexbildung schließen ein:

1. Das Verhältnis von Wasserstoffperoxid zu Reaktantenmaterial kann genau gesteuert werden, indem die Menge an Wasserstoffperoxid, die im Dampfzustand vorliegt, oder die Menge an Reaktantenmaterial, die dem Dampf ausgesetzt wird, variiert wird.
2. Die Notwendigkeit, Lösemittel aus dem Reaktionsprodukt zu entfernen, wird eliminiert.
3. Peroxidkomplexe können gebildet werden, die flüssig sind oder Feststoffe, wie etwa Pulver, Kristalle, Filme, etc.
4. Peroxidkomplexe von hygroskopischen Materialien können hergestellt werden.

Die Synthese der nicht-wässrigen Peroxidkomplexe wird in den folgenden Beispielen weiter beschrieben. Viele dieser Verbindungen finden als Katalysatoren Anwendung, zusätzlich zu den Anwendungen, die detaillierter hierin beschrieben sind, wie von den Durchschnittsfachleuten ohne weiteres anerkannt werden wird. Die Beispiele der Erfindung und Schritte zu ihrer Herstellung sollen in keiner Weise den Schutzumfang der Erfindung beschränken.
Beispiel 12 (Vergleichsbeispiel)
Ein Wasserstoffperoxidkomplex von Glycinanhydrid wurde wie folgt hergestellt: Eine Probe Glycinanhydrid (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) von 1,0 Gramm wurde in eine Aluminiumschale in einer 173 l-Kammer gegeben, die bei einer Temperatur von 45°C gehalten wurde. Die Aluminiumschale wurde oben mit TYVEK^®-Vliesstoff abgedeckt, der verhinderte, dass das Glycinanhydrid aus der Schale herauskam, wenn der Druck in der Kammer verringert wurde, aber atmungsfähig war und Wasserstoffperoxid nicht absorbierte. Die Kammertür wurde verschlossen, und der Druck in der Kammer wurde durch Evakuieren der Kammer mit einer Vakuumpumpe auf 0,2 Torr verringert. Eine Wasserstoffperoxidkonzentration von 10 mg/Liter wurde durch Verdampfung eines geeigneten Volumens einer 70%-igen wässrigen Wasserstoffperoxidlösung (FMC Corp. Philadelphia, PA) in die Kammer hinein geschaffen. Der Wasserstoffperoxiddampf wurde für 20 Minuten mit dem Glycinanhydrid in Kontakt gehalten. Am Ende des Reaktionszeitraumes wurde der Kammerdruck auf 2 Torr verringert und dann auf atmosphärischen Druck zurückgebracht. Das Reaktionsprodukt wurde aus der Kammer entnommen und auf Gewichtsprozent Wasserstoffperoxid mit den folgenden indometrischen Titrationsreaktionen analysiert. H₂O₂ + 2K1 + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O I₂ + 2Na₂S₂O₃ → Na₂S₄O₆ + 2NaI
Eine Stärkeindikator wurde in der Iod-Natriumthiosulfat-Titrationsreaktion verwendet, um den Farbumschlag am Endpunkt zu verstärken. Der Gewichtsprozentanteil Wasserstoffperoxid wurde mit der folgenden Gleichung berechnet: Gew.-% H₂O₂ = [(ml Na₂S₂O₃)·(Normalität von Na₂S₂O₃)·1,7]/(Probengewicht in Gramm)
Es wurde festgestellt, dass der Gewichtsprozentanteil Wasserstoffperoxid in Glycinanhydrid-Komplex 24,3% betrug.
Beispiel 13 (teilweise Vergleichsbeispiel)
Die Wasserstoffperoxidkomplexe einer breiten Vielfalt organischer und anorganischer Komplexe wurden unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 12 hergestellt. In jedem Fall waren die Reaktionsbedingungen dieselben wie diejenigen in Beispiel 12, mit der Ausnahme, dass 1,0 Gramm von jeder der Verbindungen, die in Tabelle 14 angegeben sind, statt Glycinanhydrid verwendet wurde. Tabelle 14 BEWERTETE VERBINDUNGEN UND GEWICHTSPROZENT WASSERSTOFFPEROXID, DIE IN KOMPLEXEN VORLIEGEN, GEBILDET DURCH DANPFPHASEN-SYNTHESEVERFAHREN
Die gebildeten organischen Komplexe decken den folgenden Bereich von funktionellen Gruppen ab, die Wasserstoffbrückenbindungen mit Wasserstoffperoxid bilden können: Alkohole, Ether, Ketone, Säuren, Aminosäuren, Ester, organische Salze, Amine, Amide, Polyamide, Polyurethane, Harnstoffe und Biuret. Die anorganischen Komplexe schließen Carbonate mit Natrium-, Kalium- und Rubidium-Kationen sowie Natriumbicarbonat ein. Zusätzlich wurden auch die Wasserstoffperoxidkomplexe von Calciumhydroxid und Tetranatriumpyrophosphat hergestellt. Die Ausgangsmaterialien waren fein verteilte Pulver oder leicht größere kristalline Materialien, mit Ausnahme von Nylon-6,6, das als ein Film mit einer Dicke von 0,12 mm verarbeitet wurde und Polyvinylmethylether, das eine 50 Gew.-%-ige wässrige Lösung war.
Die Wasserstoffperoxidkomplexe, die mit diesen Materialien unter den Testbedingungen erhalten wurden, waren Feststoffe, mit Ausnahme von Poylvinylpyrrolidon, Histamin, Poly(vinylmethylether), Poly(vinylmethylketon), Propionamid und 1,3-Dimethylharnstoff. Die 1,3-Dimethylharnstoff- und Propionamid-Wasserstoffperoxid-Komplexe waren freifließende Flüssigkeiten, die im Dampfphasen-Syntheseverfahren leicht handhabbar waren, da kein Lösemittel entfernt werden musste, um das Endprodukt zu erhalten. Die Histamin-, Polyvinylpyrrolidon-, Poly(vinylmethylether)- und Poly(vinylmethylketon)-Komplexe waren gummiartige Materialien, die nicht so leicht zu handhaben waren.
Beispiele 14 und 15 beschreiben zusätzliche Studien mit Polyvinylpyrrolidon unter unterschiedlichen Verfahrensbedingungen, um den Peroxidkomplex als ein freifließendes festes Produkt zu erhalten.
Beispiel 14 (Vergleichsbeispiel)
Wasserstoffperoxidkomplexe mit Polyvinylpyrrolidon wurden hergestellt, in denen der Prozentanteil an Wasserstoffperoxid im Polyvinylpyrrolidon-Komplex durch Veränderung des Verhältnisses des Gewichtes von Polyvinylpyrrolidon zur Konzentration von Wasserstoffperoxid im Dampfzustand variiert wurde. Die Bedingungen in diesem Test waren identisch zu denjenigen in Beispiel 12, mit der Ausnahme, dass das Gewicht von Polyvinylpyrrolidon von 1,0 Gramm auf 3,0 Gramm auf 5,0 Gramm erhöht wurde. In allen Tests wurde die Wasserstoffperoxidkonzentration konstant bei 10,0 mg/Liter Kammervolumen gehalten. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 15 angegeben.
Beispiel 15 (Vergleichsbeispiel)

Ein Wasserstoffperoxidkomplex von PVP wurde hergestellt, indem das Wasserstoffperoxid aus einem Wasserstoffperoxidkomplex mit Harnstoffen zugeführt wurde. Wenn Wasserstoffperoxid auf diese Weise zugeführt wird, ist es im Wesentlichen wasserfrei. In diesem Test wurden 5 Gramm PVP in die Reaktionskammer gegeben, und 10 mg H₂O₂/Liter Kammervolumen wurden in die Reaktionskammer zugeführt, indem etwa 7 Gramm eines 35%-igen Komplexes von H₂O₂ mit Harnstoff auf eine Temperatur von etwa 110°C für etwa 5 Minuten erhitzt wurden. Der Rest der Bedingungen in diesem Test waren dieselben wie diejenigen in Beispiel 12. Der Prozentanteil Wasserstoffperoxid im PVP-Komplex und der physikalische Zustand des Komplexes sind in Tabelle 15 angegeben. Tabelle 15 EFFEKT DES VERHÄLTNISSES VON POLYVINYLPYRROLIDON ZU WASSERSTOFFPEROXID IM DAMPFZUSTAND AUF % WASSERSTOFFPEROXID IM KOMPLEX UND PHYSIKALISCHEN ZUSTAND DES PRODUKTES

	Gewicht PVP (g)	Gew.-% H₂O₂ im Komplex	Physikalischer Zustand des Produktes
Bsp. 14	1	29,9	Weiches gummiartiges Produkt
	3	23,5	Hartes gummiartiges Produkt
	5	17,7	Freifließender Feststoff
Bsp. 15	5	19,7	Freifließender Feststoff

Die Ergebnisse dieser Tests zeigen, dass ein freifließender Feststoff mit dem PVP-Wasserstoffperoxid-Komplex erhalten werden kann, indem das Verhältnis von PVP zu Wasserstoffperoxid im Dampfzustand gesteuert und alternativ indem eine im Wesentlichen wasserfreie Wasserstoffperoxid-Dampfquelle verwendet wird.
ANORGANISCHE WASSERSTOFFPEROXIDKOMPLEXE
Wie angegeben in den Ansprüchen, sind anorganische Wasserstoffperoxidkomplexe die Sterilisierungsmittel der vorliegenden Erfindung und können verwendet werden, wie im Detail hierin zuvor für organische Wasserstoffperoxidkomplexe beschrieben. Peroxiddampf kann aus diesen anorganischen Komplexen bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur freigesetzt werden. Wie detaillierter unten beschrieben, können jedoch beträchtliche Mengen Wasserstoffperoxiddampf aus anorganischen Peroxidkomplexen bei schnellem Erhitzen auf eine bestimmte Freisetzungstemperatur unter sowhl atmosphärischem als auch verringertem Druck freigesetzt werden. Um Wasserstoffperoxid effektiv aus anorganischem Peroxid freizusetzen, beträgt die Heizrate der anorganischen Peroxidkomplexe vorzugsweise wenigstens 5°C/min; bevorzugter beträgt sie wenigstens 10°C pro Minute; noch bevorzugter wenigstens 50°C/min; und am bevorzugtesten beträgt sie wenigstens 1000°C pro Minute.
Eine repräsentative Auflistung dieser anorganischen Peroxidkomplexe und der Gewichtsprozent Waserstoffperoxid ist in Tabelle 16 angegeben. Bevorzugte anorganische Komplexe sind diejenigen, die sich nicht zersetzen, um eine Hydrohalogensäure zu bilden. Somit enthalten besonders bevorzugte Komplexe keine Halogene. Es ist auch möglich, eine Mischung von Peroxidkomplexen als eine Quelle für Peroxiddampf bereitzustellen. Solche eine Mischung kann eine "physikalische Mischung", in der zwei unterschiedliche, zuvor hergestellte Peroxidkomplexe physikalisch vermischt sind, oder eine "chemische Mischung" sein, in der die Verbindungen im Komplex vor der Herstellung der Peroxidkomplexe daraus vermischt werden.
Das Titrationsverfahren, das verwendet wurde, um die Gewichtsprozent H₂O₂ in den Komplexen zu bestimmen, war, wie beschrieben in Beispiel 12. Natriumcarbonat-H₂O₂-Komplex wurde von Fluka Chemical Corp. bezogen. Das Dampfphasen-Syntheseverfahren, das verwendet wurde, um die anorganischen Peroxidkomplexe zu synthetisieren, war dasselbe wie dasjenige, das in Beispiel 12 offenbart ist, mit den Ausnahmen, dass 10 g der festen anorganischen Probe statt 1–5 g und zwei Reaktionszyklen gegenüber einem eingesetzt wurden.
Beispiel 16

Das Reaktionsverfahren für Flüssigphasen-Synthese anorganischer Wasserstoffperoxidkomplexe war im Wesentliche, wie beschrieben von Jones et al. (J. Chem. Soc., Dalton, 12: 2526-2532, 1980). Kurz gesagt wurden zunächst anorganische Feststoffe in einer 30%-igen wässrigen Wasserstoffperoxidlösung gelöst, um eine gesättigte Lösung herzustellen, gefolgt von tropfenweiser Zugabe von Ethanol. Für die Kaliumoxalat- und Rubidiumcarbonat-Komplexe wurden die weißen Peroxid-Niederschläge gebildet, wenn die zugegebene Ethanolmenge allmählich erhöht wurde. Für Kaliumcarbonat, Kaliumpyrophosphat und Natriumpyrophosphat wurden die gesättigten Lösungen bei –10°C für mehrere Stunden inkubiert, um die Bildung eines kristallinen Peroxidkomplexes zu erleichtern. Die Komplexe wurden von der Flüssigkeit durch Vakuumfiltration abgetrennt, mit Ethanol wenigstens dreimal gewaschen und durch Vakuum getrocknet. Tabelle 16 BEWERTETE VERBINDUNG UND GEWICHTSPROZENT WASSERSTOFFPEROXID, DIE IN DENEN KOMPLEXEN VORLIEGEN

Chemischer Name	Chemische Formel	Gekauft²	Gew.-% H₂O₂ in Komplexen¹ Dampf³	Flüssigkeit³
Natriumcarbonat	Na₂CO₃	27,35
Kaliumcarbonat	K₂CO₃		7,43	22,70
Robidiumcarbonat	Rb₂CO₃		20,31	26,78
Kaliumoxalat	K₂C₂O₄		16,13	16,42
Natriumpyrophosphat	Na₄P₂O₇		11,48	23,49
Kaliumpyrophosphat	K₄P₂O₇		20,90	32,76
Natriumorthophosphat	Na₃PO₄		15,67
Kaliumorthophosphat	K₃PO₄		16,11
1. Das Titrationsverfahren, das eingesetzt wird, um die Gewichtsprozente H₂O₂ in den Komplexen zu bestimmt, ist dasselbe wie dasjenige, das in der früheren Patentanmeldung angegeben ist. 2. Natriumcarbonat-Wasserstoffperoxid-Komplex wurde von Fluka Chemical Corp. bezogen. 3. Die Dampf- und Flüssigphasenverfahren wurden zum Synthetisieren des anorganischen Peroxids verwendet.

Ein Differentialscanningkalorimeter (DSC) (Instrumente Model PDSC 2920, TA und Metler-Toledo Model DSC 27HP) wurde verwendet, um die H₂O₂-Freisetzungs- oder Zersetzungseigenschaften der anorganischen Peroxidkomplexe zu bestimmen. Das DSC wurde bei einer Heizrampe von 10°C/min und in einem Temperaturbereich von zwischen 30°C und 220°C unter Bedingungen von sowohl atmosphärischen als auch variierendem Vakuumdruck betrieben. Nunmehr Bezug nehmend auf 5 umfasst das DSC eine Probenkammer 110, Heizplatte 112 und Druckkontrollsystem. Das Druckkontrollsystem umfasst einen Druckwandler 114, der mit einem Druckmessgerät 116 verbunden ist. Das Druckmessgerät 116 ist mit einer Steuereinheit 118 verbunden, die ihrerseits mit einem Drucksteuerventil 120 verbunden ist. Der Druckwandler 114 steht in Fließverbindung mit Drucksteuerventil 120 und mit Pumpe 122.
Kaliumoxalat-Wasserstoffperoxid-Komplex, synthetisiert, wie hierin zuvor beschrieben, wurde in ein DSC gegeben und einem bestimmten Vakuumdruck über ein Temperaturbereich von 50°C bis 170°C unterworfen. Wie man in 6 sehen kann, trat unter diesen DSC-Bedingungen mit einem Loch auf dem Deckel der Probenpfanne, größere Freisetzung von H₂O₂, ein endothermer Prozess, bei niedrigeren Drücken ein, während die exotherme Zersetzung von H₂O₂ bei höheren Drücken begünstigt wurde. Wie gezeigt in 10, kann jedoch teilweise Freisetzung von Peroxid auch bei atmosphärischem Druck eintreten, wenn dasselbe Experiment ohne irgendeinen Deckel auf der Pfanne (d. h. offene Pfanne) wiederholt wurde. So kann, für bestimmte Wasserstoffperoxidkomplexe, ein offeneres System und/oder verringerter Druck die Freisetzung von H₂O₂ aus dem Komplex erleichtern.
Bei der Verwendung der anorganischen Peroxidkomplexe für Sterilisation ist es kritisch für die Komplexstabilität, dass das Erhitzen schnell eintritt, was bewirkt werden kann, indem die Aluminiumplatte vorgeheizt wird, bevor sie mit der anorganischen Peroxidzusammensetzung in Kontakt kommt. Bei der Verwendung der anorganischen Peroxidverbindungen ist es auch bevorzugt, dass die Temperatur höher ist als 86°C.
Wie oben diskutiert, ist es bevorzugt, dass der anorganische Peroxidkomplex schnell erhitzt wird, d. h. so schnell wie 1000°C/Minute oder mehr. Dies kann erreicht werden, indem das Peroxid mit einer vorgeheizten Heizplatte in Kontakt gebracht wird. Eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung eines solchen schnellen Erhitzens ist in den 7A und 7B dargestellt. Bezugnehmend auf 7A ist dort eine Vorrichtung 125 zum Einspritzen von Peroxiddampf in eine Sterilisationskammer 131 in einer geschlossenen Stellung dargestellt. Der anorganische Wasserstoffperoxidkomplex ist in eine Peroxid-Scheibe 132 eingearbeitet. Die Scheibe 132 umfasst fünf Schichten: drei Schichten aus CSR-Folie, Peroxidkomplex-Pulver und mit Polypropylen beschichtete Aluminiumfolie. Die Scheibe 132 ist um ihre Kante herum wärmegesiegelt, um das Peroxidkomplex-Pulver zurückzuhalten. Die Peroxid-Scheibe 132 wird unterhalb einer perforierten Aluminiumplatte 130 angeordnet, die mit Gehäuse 150 durch Aluminium-Befestigungsstück 142 verbunden ist. Die Scheibe 132 wird in dieser Stellung locker zwischen O-Ringen 151 gehalten. Vor der Einführung von Peroxiddampf in die Kammer ist eine erhitzte Aluminiumplatte 134 von der Peroxid-Scheibe 132 beabstandet und ist mit einer Aluminiumplatte 136 verbunden. Eine Feder (nicht dargestellt) innerhalb des Balges 138 hält die Platte 136 in der geschlossenen Stellung unten. Wenn die Kammer 131 evakuiert wird, wird der Balg 138 ebenfalls evakuiert. Die Platte 136 sitzt auf den O-Ringen 148, wodurch eine Peroxid-Freisetzungskammer 152 von den Durchlässen 158 getrennt wird. Die Vorrichtung ist in dieser Stellung gehalten und mit einer Sterilisationskammer 131 durch Bolzen 144, 146, 154 und 156 verbunden.
Bezugnehmend auf 7B wird der Balg 138 entlüftet, um die Platte 134 nach oben in Kontakt mit der Peroxid-Scheibe 132 zu bringen. Nachdem der Druck erhöht ist, bewegt sich der Balg 138 nach oben, wodurch die erhitzte Aluminiumplatte 134 gegen die Peroxid-Scheibe 132 gedrückt wird. Innerhalb der bevorzugten Ausführungsform ist die Aluminiumplatte 134 auf 175°C vorerhitzt; andere Temperaturen können jedoch verwendet werden. Peroxiddampf wird dann aus dem Pulver durch die CSP-Schichten freigesetzt, geht durch die Perforationen 160 in der perforierten Aluminiumplatte 130 hindurch und tritt in die Peroxid-Freisetzungskammer 152 ein. Die Bewegung der erhitzten Aluminiumplatte 134 nach oben öffnet auch die Peroxid-Freisetzungskammer 152, was ermöglicht, dass Peroxiddampf in die Durchlässe 158 eintritt, die in Fließverbindung mit der Sterilisationskammer stehen.
Nunmehr Bezug nehmend auf 8 ist dort eine Sterilisationskammer 170 dargestellt, die mehrere Glasstäbe 172 enthält, die darin orthogonal angeordnet sind. Skalpellklingen 174 und 176 aus rostfreiem Stahl, die am oberen Ende bzw. am Boden von Kammer 170 angeordnet sind, enthalten darauf inokuliert Bacillus stearotliermophilus. In der Sterilisationskammer 170 enthalten und rechts davon dargestellt ist eine Vorrichtung, die zum Erhitzen der Wasserstoffperoxidkomplexe verwendet wird, die für exemplarische Zwecke Wasserstoffperoxidkomplexe von Natriumpyrophosphat (Na₄P₂O₇·3H₂O₂) und Kaliumoxalat (K₂C₂O₄·H₂O₂) waren. Eine Vorrichtung 178 umfasst einen Pyrexbecher 180 am Boden von Kammer 170. Eine Pyrexschale 182 ist oben auf dem Pyrexbecher 180 angeordnet. Eine Aluminiumplatte 184 mit einem Heizkissen 186 ist oben auf der Pyrexschale 182 angeordnet. Der Peroxidkomplex ist auf der Aluminiumplatte 184 angeordnet. Ein Stromkabel 188 ist mit dem Heizkissen 186 verbunden, und ein Thermoelement 190 ist mit der Aluminiumplatte 184 verbunden. Skalpellklingen 174 sind zwei Inches oberhalb der Aluminiumplatte 184 angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen werden die Wasserstoffperoxidkomplexe in einem separaten Gehäuse in Fließverbindung mit dem Behälter bereitgestellt, in dem der zu sterilisierende Gegenstand angeordnet ist. Die Drücke innerhalb des Gehäuses und des Behälters können gleich oder verschieden sein. Ein Überdruck im Gehäuse wird eine Bewegung des Peroxiddampfes, der aus dem Peroxidkomplex im Gehäuse freigesetzt wird, in den Behälter hinein erleichtern. Solche ein Überdruck wäre insbesondere nützlich, wenn der Behälter groß ist, wie etwa wenn er ein ganzer Raum ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Peroxidkomplex in Pulverform auf eine Klebefläche aufgebracht. Bevorzugte Klebefläche schließen Hochtemperatur-Klebebänder, wie etwa A10- und A25-Klebebänder (3M Corp., Minneapolis, MN) ein. Diese mit Peroxidkomplex-Pulver beschichteten Klebebänder werden dann erhitzt, um Peroxidfreisetzung daraus zu bewirken, unter Verwendung der zum Beispiel in den 3A, 7A und 8 dargestellten Vorrichtung.
Bezug nehmend auf 9 ist ein Hochtemperatur-Klebeband 200 mit Peroxidkomplex-Pulver 202 auf einer Aluminiumfolienschicht 204 aufgebracht. Eine oder mehrere CSR-Schichten 206 sind oben auf die Klebebandschicht 200 aufgebracht. Diese Anordnung kann die Form einzelner Materialschichten annehmen, oder eine Rolle kann aus dem Material gebildet werden.
Die anorganischen Peroxidkomplexe, die in den Beispielen 17 und 18 verwendet werden, um den Umfang an Peroxidfreisetzung und Sterilisationswirksamkeit zu bestimmen, waren Kaliumpyrophosphat (K₄P₂O₇·H₂O₂: PP), Kaliumoxalat (K₂C₂O₄·1H₂O₂: PO) und Natriumcarbonat (Na₂CO₃·1,5H₂O₂: SC).
Beispiel 17
Freisetzung von Peroxid aus SC, PO und PP

Die ideale Temperatur, bei der H₂O₂ aus SC, PO und PP freigesetzt wurde, wurde mit DSC bestimmt. Die tatsächliche Menge an H₂O₂, die aus 2 g von jedem dieser Komplexe freigesetzt wurde, wurde bei verschiedenen Temperaturen unter Verwendung einer 75 Liter-Kammer und der in den 7A und 7B dargestellten Vorrichtung bestimmt. Die Menge an H₂O₂, die aus PP bei 175°C freigesetzt wurde, war größer als für SC und PO. Obgleich SC die geringste Menge H₂O₂ bei 175°C freisetzte, war signifikant mehr Freisetzung zu beobachten, wenn die Probenmenge erhöht wurde. Tabelle 17 FREISETZUNG VON PEROXID IN 75 LITER-KAMMER

	SC	PO	PP
Temp., um H₂O₂ freizusetzen (nach DSC)	170°C	150°C	130°C
Mit 2 Gramm Probe
Bei 125°C	0,3 mg/l	0,8 mg/l	1,0 mg/l
Bei 150°C	1,2 mg/l	2,0 mg/l	1,5 mg/l
Bei 175°C	1,8 mg/l	2,5 mg/l	3,4 mg/l
Mit 3 Gramm Probe Bei 175°C	2,3 mg/l
Mit 4 Gramm Probe Bei 175°C	2,9 mg/l

Beispiel 18
Wirksamkeitstests unter Verwendung von SC, PO und PP

2 × 10⁶ Sporen von B. subtilis var. niger wurden auf einer Klinge aus rostfreiem Stahl inokuliert. Drei inokulierte Klingen wurden zunächst in den vorderen, mittleren und hinteren Positionen einer in Spunguard eingewickelten 10'' × 21'' × 3,5'' großen Polyphenylenoxid-Schale angeordnet. Die eingewickelte Schale wurde dann in eine 75 Liter-Vakuumkammer mit einem anfänglichen Vakuumdruck von 0,2 Torr gegeben. Eine 5,5'' große Peroxid-Scheibe wurde durch Wärmeversiegelung der anorganischen Peroxidpulver aus SC, SO oder PP zwischen drei Spunguard-Schichten und einer Schicht aus Aluminiumfolie, beschichtet mit Polypropylenfilm, hergestellt. Das Peroxid wurde durch Inkontaktbringen der Scheibe für 2 Minuten mit einer Aluminiumplatte, die auf 175°C vorerhitzt worden war, freigesetzt, gefolgt von einer zusätzlichen Diffusionszeit von 8 Minuten für eine Gesamteinwirkungszeit von 10 Minuten. Nach der Behandlung wurden die drei Klingen getrennt in Tryptikase-Sojabrühe (TSB) bei 32°C für 7 Tage gegeben und auf bakterielles Wachstum bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 18 zusammengefasst. Tabelle 18 WIRKSAMKEITSTESTERGEBNISSE

Peroxidkomplex	Gewicht des Komplexes	Peroxidkonz.	Sterilität (+/alle)
PP	2 Gramm	3,4 mg/l	0/3
PO	2 Gramm	2,5 mg/l	0/3
SC	2 Gramm	1,8 mg/l	1/3
SC	3 Gramm	2,3 mg/l	0/3
SC	4 Gramm	2,9 mg/l	0/3

Wie man in Tabelle 18 sehen kann, wurde kein Wachstum von Sporen beobachtet, mit Ausnahme von 2 g SC (1/3). Wenn die Menge von SC, die einer Verdampfung unterworfen wurde, auf 3 Gramm erhöht wurde, wurde jedoch kein bakterielles Wachstum beobachtet.
Diese Ergebnisse unterstreichen die Sterilisationswirksamkeit bei Verwendung anorganischer Wasserstoffperoxidkomplexe.
Anorganische Wasserstoffperoxidkomplexe können leicht in die Sterilisationsverfahren einbezogen werden, die hierin zuvor im Zusammenhang mit organischen Peroxidkomplexen beschrieben worden sind. Anorganische Komplexe können zum Beispiel zusammen mit einer Plasmasterilisationsmethode verwendet werden oder zusammen mit einem selbststerilisierenden Gehäuse, wo Peroxid langsam aus dem Komplex freigesetzt wird. In ähnlicher Weise können anorganische Komplexe bei der Sterilisation von Gegenstanden mit engen Lumina verwendet werden, wobei ein Gefäß, das den anorganischen Peroxidkomplex enthält, mit dem Lumen verbunden wird. Zusätzlich kann Druckpulsieren des Dampfes, der aus anorganischen Peroxidkomplexen freigesetzt wird, eingesetzt werden. Weitere Beispiele der Verwendung anorganischer Komplexe zur Sterilisation werden einem Durchschnittsfachmann bei Bezugnahme auf die vorliegende Beschreibung deutlich werden.
Synthese von Phosphat- und kondensierten Phosphat-Peroxid-Komplexen

Einige Phosphat- und kondensierte Phosphat-Peroxid-Komplexe sind, zusammen mit Verfahren zu deren Synthese, die in der Literatur berichtet sind, in Tabelle 19 zusammengefasst. Im allgemeinen können diese Komplexe durch Vermischen der Phosphatsalze mit wässriger Wasserstoffperoxidlösug synthetisiert werden (entweder durch Zugabe von Feststoff zu Peroxidlösung oder durch Zugabe von Peroxidlösung zu Feststoff). Da die durch die Reaktion erzeugte Wärme zu Zersetzung von Wasserstoffperoxid führen kann, sind Versuche unternommen worden, um die Reaktionstemperatur zu steuern, indem der Feststoff langsam mit der Peroxidlösung vermischt wird oder abgekühlte Peroxidlösung (z. B. 0°C) verwendet wird. Peroxidkomplexe sind auch durch Lösen des Hydrats von Phosphat- und kondensierten Phosphatsalzen in Peroxidlösung gebildet worden. Tabelle 19

Ausgangsverbindungen		Synthese	Komplexformel	Lit.
Feststoffe	H₂O₂
Na₄P₂O₇	≥ 65%	Langsames Zugeben von Na₄P₂O₇ zur H₂O₂-Lös., um Temp. unter 50°C zu halten	Na₄P₂O₇·nH₂O₂ n = 2, 3 oder höher	1
Na₄P₂O₇	≥ 50%	Umsetzen von 3 Mol 50%-igem H₂O₂ mit 1 Mol Na₄P₂O₇, Trocknen in Wirbelbett bei niedriger Temp.	Na₄P₂O₇·3H₂O₂	2
Na₄P₂O₇·10H₂O	30–90%	Zugeben von Na₄P₂O₇·10H₂O₂ zu H₂O₂-Lös. und Trocknen im Vakuum bei 20°C	Na₄P₂O₇·3H₂O₂	3
Na₃PO₄·12H₂O	30%	Zugeben von Na₄P₂O₇·12H₂O₂ zu H₂O₂-Lös. und Trocknen im Vakuum bei 20°C	Na₃PO₄·5H₂O₂	4
Na₂HPO₄·12H₂O	4–76%	Zugeben von Na₄P₂O₇·12H₂O₂ zu H₂O₂-Lös. und Trocknen im Vakuum bei 20°C	Na₂HPO₄·nH₂O₂ n = 1, 2	4
Na₅P₃O₁₀	60%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Na₅P₃O₁₀ in Wirbelbett bei 40–50°C, dann Trocknen im Bett.	Na₅P₃O₁₀·nH₂O₂ n < 1	5
K₃PO₄·7H₂O	65–70%	Lösen von K₃PO₄·7H₂O₂ in H₂O₂-Lös. bei 0°C, Halten der Temp. unter 70°C.	K₃PO₄·nH₂O₂ n = 1, 2, 4	6
K₄P₂O₇	60–90%	Langsames Zugeben von K₄P₂O₇ zu H₂O₂-Lös., um Temp. unter 50°C zu halten. Die Ergebnisse zeigten, dass unter Verwendung dieses Verfahrens kein Komplex gebildet wurde, wenn eine große Menge von Ausgangsfeststoff (z. B. 174 g) eingesetzt wurde.	K₄P₂O₇·nH₂O₂ n = 5,35, 7	7

1. Richmond, Howard, PCT Publication No. WO 95/05341
2. Xiao et al., Faming Zhuanli Shenqing Gongkai Shoumingshu, CN 1,097,798 , 25. Jan. 1995.
3. Titova et al. Russ. J. Inorg. Chem. 40[3]: 384 (1995)
4. Titova et al. Russ. J. Inorg. Chem. 39[5]: 754 (1994).
5. Kudo, I., Japan Kokai, (C1.C01B), Aug. 29, 1975, Appl. 74 15,389, Feb. 08, 1974.
6. Kirsaonva, M. P., Bogdanov, G. A., Dymova, Z. N., Safonov, V. V., Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Kjim. Khim. Tekhnol. 15(2): 183-6 (1972).
7. Majewski, H. W., U.S. Patent No. 3,650,750 .

Sprühmethode
Verfahren, die ähnlich sind zu denjenigen, die in der Literatur beschrieben sind, wurden durchgeführt, um die Einfachheit und Beschränkungen der Verfahren zur Herstellung von Phosphat- und kondensierten Phosphat-Komplexen zu bestimmen. Im Allgemeinen wurden Komplexe hergestellt, indem Peroxidlösung auf gleichmäßig verteilte feste Salze aufgesprüht wurde, gefolgt von Vakuum- oder Ofentrocknung. Tabelle 20 fasst die mit der Sprühmethode synthetisierten Komplexe zusammen. Na₄P₂O₇·3H₂O₂ konnte nicht unter Verwendung einer 30%-igen H₂O₂-Lösung synthetisiert werden, was konsistent ist mit dem Stand der Technik.

Der K₃PO₄-Peroxid-Komplex konnte nicht durch direkte Zugabe von H₂O₂-Lösung zu wasserfreiem K₃PO₄ bei Raumtemperatur hergestellt werden. Detaillierte Synthesebedingungen sind in den Beispielen 21 bis 36 unten angegeben. Tabelle 20

Ausgangsverbindungen		Synthese	Komplexformel	Beispiele
Feststoffe	H₂O₂	Synthese	Komplexformel	Beispiele
Na₄P₂O₇	> 50%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Na₄P₂O₇	Na₄P₂O₇·nH₂O₂ n = 3 oder höher	21–27
Na₄P₂O₇	30%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Na₄P₂O₇	Na₄P₂O₇·nH₂O₂ n <= 2	26
Na₃PO₄	30–70%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Na₃PO₄	Na₃PO₄·5H₂O₂	28
Na₂HPO₄	30–70%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Na₂HPO₄	Na₂HPO₄·nH₂O₂ n = 1, 2	29
Na₅P₃O₁₀	30–70%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Na₅P₃O₁₀	Na₅P₃O₁₀·nH₂O₂ n = 1–2	30
K₃PO₄	59%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf K₃PO₄	Kein Komplex gebildet	31
K₄P₂O₇	59–70%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf K₄P₂O₇	K₄P₂O₇·nH₂O₂ n = 4–7	32
K₂HPO₄	59%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf K₂HPO₄	K₂HPO₄·3,15H₂O₂	33
KH₂PO₄	59%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf KH₂PO₄	KH₂PO₄·H₂O₂	34
Ca₂P₂O₇	59%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Ca₂P₂O₇	Ca₂P₂O₇·3,42H₂O₂	35
Mg₂P₂O₇	59%	Aufsprühen von H₂O₂-Lös. auf Mg₂P₂O₇	Mg₂P₂O₇·4,60H₂O₂	36

Flüssigsprühsynthese von Na₄P₂O₇·nH₂O₂
Im allgemeinen wurde ein wasserfreier Komplex von Natriumpyrophosphat und Wasserstoffperoxid (Na₄P₂O₇·H₂O₂) unter Verwendung einer Flüssig-Fest-Reaktion synthetisiert, gefolgt von Vakuum- und/oder Ofentrocknung. Eine Reihe von Parametern wurden im Zusammenhang mit der Flüssigsprühsynthese eines Komplexes von Natriumpyrophosphat und Wasserstoffperoxid variiert, wie unten in den Beispielen 21–27 beschrieben. Konzentrierte Wasserstoffperoxidlösung (30–90% H₂O₂) wurde tropfenweise auf Natriumpyrophosphat (98%, Aldrich) aufgesprüht. Die Mischung wurde bei 10°C, 25°C oder 45°C für 1–16 Stunden inkubiert, gefolgt von Vakuumtrocknung bei 25°C–60°C und/oder Ofentrocknung bei 60°C. H₂O₂-Konzentration, Ausgangs-Molverhältnis H₂O₂ zu Na₄P₂O₇, Verhältnis Feststoff zu Flüssigkeit, Inkubationszeit und -temperatur, Trocknungsmodus, Trocknungstemperatur und Menge der Ausgangsmaterialien wurden variiert, wie in den folgenden Beispielen beschrieben, um ihren Effekt auf die Produktzusammensetzung zu bestimmen.
Beispiele 21 bis 23 zeigen den Effekt von Trocknungsverfahren (Vakuumtrocknung bei 30°C, Vakuumtrocknung bei 60°C bzw. Ofentrocknung bei 60°C) auf die endgültigen Gew.-% H₂O₂ im resultierenden Komplex, mit einer 2-stündigen Reaktionszeit bei 25°C.
Beispiel 24 zeigt den Effekt der Reaktionszeit mit Vakuumtrocknung bei 25°C. Die Ergebnisse zeigen, dass ein einstündiger Reaktionszeitraum ausreichend ist zur Bildung eines 1:3-Verhältnisses von Natriumpyrophosphat zu H₂O₂ im Komplex.
Beispiel 25 zeigt den Effekt der Reaktionstemperatur auf die Bildung des Peroxidkomplexes. Die Ergebnisse zeigen, dass der Komplex mit einem Verhältnis von etwa 1:3 noch bei einer Temperatur unter 45°C gebildet werden konnte, wenn eine kleine Menge Ausgangsmaterialien eingesetzt wurde.
Beispiel 26 zeigt den Effekt der Wasserstoffperoxidkonzentration auf die Zusammensetzung des resultierenden Peroxidkomplexes bei Verwendung der Flüssigsprühsynthese. Wie angegeben in Tabelle 26, besaß, wenn 30%-iges H₂O₂ auf Natriumpyrophosphat-Feststoff aufgesprüht wurde, selbst bei einem Ausgangs-Molverhältnis H₂O₂ zu SP von 4:1 der resultierende Komplex, Na₄P₂O₇·1,64H₂O₂, ein Verhältnis von H₂O₂ zu SP von weniger als 2:1 (Bisperoxyhydrat). Das Trisperoxyhydrat (Na₄P₂O₇·3H₂O₂) konnte gebildet werden, wenn die Konzentration an H2O2 höher als 45% war, vorzugsweise höher als 50%. Die Zusammensetzung von Na₄P₂O₇·4H₂O₂, mit einem Verhältnis von H₂O₂ zu SP von 4:1, war nur bei einer Temperatur unter 60°C stabil.
Beispiel 27 zeigt, dass der Natriumpyrophosphat-Trisperoxyhydrat-Komplex mit der Flüssigsprühmethode nicht erfolgreich hergestellt werden konnte, wenn eine größere Menge Na₄P₂O₇ verwendet wurde.
Beispiel 21
Vakuumtrocknung bei 30°C

H₂O₂ (59%) wurde mit Natriumpyrophosphat (SP) bei einem Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1:0,8, 1:0,9 und 1:1,1, gewichtsbezogen, vermischt, bei 25°C für 2 Stunden inkubiert und unter Vakuum bei 30°C für 4 Stunden oder bei 30°C für 4 Stunden, gefolgt von 60°C für 15 Stunden, getrocknet. Die Produktausbeute reichte von 85% bis 99%. Die Ergebnisse sind in Tabelle 21 zusammengefasst. Tabelle 21

Ausgangsverbindungen			Reaktionszeit bei 25°C	Produktgewicht	Gew.-% H₂O₂
SP	59% H₂O₂	H₂O₂/SP Molverhältnis	Reaktionszeit bei 25°C	Produktgewicht	Vakuumtrocknung bei 30°C	Vak. 30°C 4 h + 60°C 15 h
(g)	(g)			(g)	4 h	Verschlossen¹	Offen²
10 g	8 g	3,7	2 h	13,5	26,81	26,11	26,18
10 g	9 g	4,2	2 h	13,9	27,75	26,95	26,98
10 g	11 g	5,1	2 h	11,7	27,75	26,61	26,88

1. Für verschlossene Bedingung befand sich der Komplex in einer fest mit Kappe verschlossenen Plastikflasche;
2. Für offenen Bedingung befand sich der Komplex in einer offenen Petrischale.

Beispiel 22
Vakuumtrocknung bei 60°C

H₂O₂ (59%) wurde mit Natriumpyrophosphat bei einem Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1:0,8, 1:0,9 und 1:1,1, gewichtsbezogen, vermischt, bei 25°C für 2 Stunden inkubiert und unter Vakuum bei 60°C für 4 Stunden getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 22 zusammengefasst. Tabelle 22

Ausgangsverbindungen			Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Gew.-% H₂O₂
SP	59% H₂O₂	H₂O₂/SP Molverhältnis	Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Vakuumtrocknung bei 60°C	Vak. 60°C 4 h + 60°C 15 h
(g)	(g)		(h)	(°C)	4 h	Offen
10	8	3,7	2	25	26,54	25,53
10	9	4,2	2	25	26,92	26,38
10	11	5,1	2	25	26,83	26,28

Beispiel 23
Ofentrocknung bei 60°C

H₂O₂ (59%) wurde mit Natriumpyrophosphat bei einem Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1:0,8, 1:0,9 und 1:1,1, gewichtsbezogen, vermischt, bei 25°C für 2 Stunden inkubiert und bei 60°C für entweder 6 Stunden oder 21 Stunden ofengetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 23 zusammengefasst. Tabelle 23

Ausgangsverbindungen			Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Gew.-% H₂O₂
SP	59% H₂O₂	H₂O₂/SP Molverhältnis	Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Ofentrocknung bei 60°C
(g)	(g)		(h)	(°C)	4 h	21 h
10	8	3,7	2	25	27,22	26,63
10	9	4,2	2	25	27,10	26,87
10	11	5,1	2	25	29,57	26,74

Beispiel 24
Effekt der Reaktionszeit

H₂O₂ (59%) wurde mit Natriumpyrophosphat bei einem Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1:0,8, gewichtsbezogen, vermischt, bei 25°C für 1, 2 und 16 Stunden inkubiert und unter Vakuum bei 25°C für 4 Stunden getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 24 zusammengefasst. Tabelle 24

Ausgangsverbindungen			Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Gew.-% H₂O₂
SP	59% H₂O₂	H₂O₂/SP Molverhältnis	Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Vakuumtrocknung bei 25°C	Vak. 25°C 4 h + 60°C 15 h
(g)	(g)		(h)	(°C)	4 h	Offen
10	8	3,7	1	25	27,45	26,77
10	8	4,2	2	25	26,81	26,18
10	8	5,1	16	25	27,01	26,96
25*	20	3,7	16	25	27,12	26,90

* Diese Probe wurde für die thermische Stabilitätsstudie in Beispiel 39 verwendet.

Beispiel 25
Effekt der Reaktionstemperatur

H₂O₂ (59%) wurde mit Natriumpyrophosphat bei einem Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1:0,8, 1:1,1 oder 1:1,3, gewichtsbezogen, vermischt, bei 10°C, 25°C oder 45°C inkubiert und unter Vakuum getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 25 zusammengefasst. Tabelle 25

Ausgangsverbindungen			Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Gew.-% H₂O₂
SP	59% H₂O₂	H₂O₂/SP Molverhältnis	Reaktionszeit	Reaktionstemp.	Vakuumtrocknung bei 25°C	Vakuumtrocknung bei 45°C
(g)	(g)		(h)	(°C)	4 h	2 h
10	8	3,7	2	10	27,81
10	8	4,2	2	25	26,81
25	27	5,0	1,5	45		26,07
25	32,5	6,0	1,5	45		27,23

Beispiel 26
Effekt der H₂O₂-Konzentration
H₂O₂-Lösung mit unterschiedlichen Konzentrationen wurde zu Natriumpyrophosphat (Aldrich, 98%) tropfenweise zugegeben. Die Mischung wurde bei 25°C für 2 Stunden inkubiert, dann bei 15°C für 4 Stunden vakuumgetrocknet, gefolgt von Ofentrocknung bei 60°C für 15 Stunden, mit Ausnahme der Probe in der letzten Zeile von Tabelle 26, die bei 25°C für 4 Stunden vakuumgetrocknet, dann bei 40°C für 9 Stunden ofengetrocknet wurde.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 26 zusammengefasst und zeigen, dass höhere Konzentrationen von Peroxid erforderlich sind, um einen Peroxidkomplex mit einem Molverhältnis H₂O₂ zu SP von etwa 1:3 herzustellen. Tabelle 26

Ausgangsverbindungen				Komplexe
SP	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/SP-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(%)
10	15,8	30	3,7	15,69	Na₄P₂O₇·1,46H₂O₂
10	17,2	30	4,0	17,36	Na₄P₂O₇·1,64H₂O₂
10	11	45	4,0	25,48	Na₄P₂O₇·2,67H₂O₂
10	8	59	3,7	26,18	Na₄P₂O₇·2,78H₂O₂
10	9	59	4,2	26,98	Na₄P₂O₇·2,89H₂O₂
10	12	80	5,6	27,16	Na₄P₂O₇·2,92H₂O₂
10	12	90	5,6	34,44*	Na₄P₂O₇·4,11H₂O₂

* Die Probe wurde unter Vakuum bei 25°C für 4 Stunden und dann in einem Ofen bei 40°C für 9 Stunden getrocknet.

Beispiel 27
Effekt der Menge der Ausgangsverbindung

59%-ige H₂O₂-Lösung bei Raumtemperatur wurde langsam auf Natriumpyrophosphat-Feststoff aufgesprüht; die Temperatur der Mischung stieg jedoch an. Wenn 59%-iges H₂O₂ zu 300 Gramm SP zugegeben wurde, stieg die Temperatur der Mischung auf über 60°C. So scheinen größere Mengen SP nicht so gut wie kleinere Mengen zu funktionieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 27 zusammengefasst. Tabelle 27

Ausgangsverbindungen			Temp. während des Mischens (°C)	Inkubationszeit bei 25°C	Trocknungsbedingungen	Gew.-% H₂O
SP	59%iges H₂O₂	H₂ O₂-Molverhältnis	Temp. während des Mischens (°C)	Inkubationszeit bei 25°C	Trocknungsbedingungen	Gew.-% H₂O
(g)	(g)			(Stunden)
10	8	3,7	~35	1	Vak. –25°C 3,5 h + Ofen –60°C 15 h	26,77
100	80	3,7	~45	3	Vak. –25°C 3,5 h + Ofen –60°C 15 h	25,86
300	250	3,7	über 60	3	Vak. –45°C 15 h	19,98

Mehrere zusätzliche Flüssigsprühsynthesen von zusätzlichen Peroxidkomplexen sind in den Beispielen 28 bis 34 unten beschrieben.
Beispiel 28
Flüssigsprühsynthese von Na₃PO₄·5H₂O₂

Wässrige Wasserstoffperoxidlösungen mit Wasserstoffperoxidkonzentrationen von 30%, 59% und 70% wurden auf festes Natriumorthophosphat, dreibasig (SPT, 96%, Aldrich) aufgesprüht, um eine Paste zu bilden. Die Mischung wurde für 2 Stunden bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 28 zusammengefasst. Tabelle 28

Ausgangsverbindungen				Komplexe
Na₃PO₄	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/Na₃PO₄-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(%)
5	34,6	30	10	51,70	Na₃PO₄·5,16H₂O₂
5	17,6	59	10	52,23	Na₃PO₄·5,27H₂O₂
5	14,8	70	10	48,81	Na₃PO₄·4,60H₂O₂

Beispiel 29
Flüssigsynthese von Na₂HPO₄·H₂O₂ und Na₂HPO₄·2H₂O₂

Natriumphosphat, zweibasiger Feststoff (99,95%, Aldrich) wurde in wässriger Wasserstoffperoxidlösung gelöst und bei 15°C für 1 Stunde inkubiert, dann unter Vakuum bei 25°C getrocknet. Das resultierende Produkt war ein Gel mit einem Na₂HPO₄/H₂O₂-Verhältnis von etwa 1:2. Weiteres Trocknen des Gels führte zu einem Pulver mit einem Na₂HPO₄/H₂O₂-Verhältnis von etwa 1:1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 29 zusammengefasst. Tabelle 29

Ausgangsverbindungen				Komplexe
Na₂HPO₄	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz	H₂O₂/Na₂HPO₄-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(%)		in Gelform		in Pulverform
5	12,0	30	3,0			20,37	Na₂HPO₄ ·1,07H₂O₂
5	19,8	30	5,0	33,72	Na₂HPO₄ ·2,12H₂O₂	23,01	Na₂HPO₄ ·1,25H₂O₂
5	6,1	59	3,0	27,88	Na₂HPO₄ ·1,61H₂O₂	22,28	Na₂HPO₄ ·1,20H₂O₂
5	10,2	59	5,0	35,33	Na₂HPO₄ ·2,28H₂O₂	20,85	Na₂HPO₄ ·1,10H₂O₂
5	5,1	70	3,0	31,31	Na₂HPO₄ ·1‚92H₂O
5	8,5	70	5,0	35,13	Na₂HPO₄ ·2,26H₂O₂	21,49	Na₂HPO₄ ·1,14H₂O

Beispiel 30
Flüssigsprühsynthese von Na₅P₃O₁₀·1–2H₂O₂

Konzentrierte Wasserstoffperoxidlösung wurde auf Natriumtripolyphosphat (85%, Aldrich) (STP) tropfenweise aufgesprüht. Die Mischung wurde bei 25°C für 1 Stunde inkubiert, bei 25°C vakuumgetrocknet und dann bei 60°C ofengetrocknet. Ergebnisse sind in Tabelle 30 dargestellt. Tabelle 30

Ausgangsverbindungen				Komplexe
Na₅P₃O₁₀	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/Na₅P₃O₁₀-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(%)
10	13,0	30	5,0	10,58	Na₅P₃O₁₀·1,40H₂O₂
10	6,6	59	5,0	12,58	Na₅P₃O₁₀·1,62H₂O₂
10	5,6	70	5,0	13,40	Na₅P₃O₁₀·1,73H₂O₂

Beispiel 31
Flüssigsprühsynthese von K₃PO₄·nH₂O₂
59%-iges H₂O₂ bei Raumtemperatur wurde tropfenweise zu Kaliumphosphat, dreibasig (97%, Aldrich) zugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung während des Aufsprühens stieg auf etwa 80°C. Die Pastenmischung wurde unter Vakuum für 4 Stunden getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 31 zusammengefasst und zeigen, dass der Großteil des Peroxids im Komplex sich aufgrund der hohen Reaktionstemperatur zersetzte. Tabelle 31

Ausgangsverbindungen Reaktionsprodukt

K₃PO₄ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/K₂PO₄-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (%)

10 8 59 3,0 0,34 K₃PO₄·0,02H₂O₂
Beispiel 32
Flüssigsprühsynthese von K₄P₂O₇·nH₂O₂

Wässrige Wasserstoffperoxidlösung in einer Konzentration von 59% oder 70% wurde auf Kaliumpyrophosphat (PP) (97%, Aldrich) aufgesprüht, um eine Paste zu bilden, deren Temperatur während des Aufsprühens etwa 30°C bis 35°C betrug. Die Mischung wurde bei 25°C für 2 Stunden inkubiert, dann unter Vakuum bei 25°C getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 32 zusammengefaßt. Tabelle 32

Ausgangsverbindungen				Komplexe
K₄P₂O₇	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/K₄P₂O₇-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(%)
10	8,0	59	4,6	28,74	K₄P₂O₇·3,91H₂O₂
10	9,5	59	5,4	33,70	K₄P₂O₇·4,74H₂O₂
10	11,0	59	6,4	36,30	K₄P₂O₇·5,67H₂O₂
10	17,5	59	10	41,46	K₄P₂O₇·6,93H₂O₂
10	21,0	59	12	41,48	K₄P₂O₇·6,99H₂O₂
10	14,7	70	10	42,80	K₄P₂O₇·7,26H₂O₂
10	17,6	70	12	41,11	K₄P₂O₇·6,78H₂O₂

Beispiel 33
Flüssigsprühsynthese von K₂HPO₄·3H₂O₂
Konzentrierte Wasserstoffperoxidlösung wurde auf Kaliumhydrogenphosphat (98%, Aldrich) (PHP) tropfenweise aufgesprüht. Die Mischung wurde bei 25°C für 1 Stunde inkubiert und bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 33 dargestellt. Tabelle 33

Ausgangsverbindungen Komplex

K₂HPO₄ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/K₂HPO₄-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (%)

5 4,97 59 3,0 38,04 K₂HPO₄·3,15H₂O₂
Beispiel 34
Flüssigsprühsynthese von KH₂PO₄·H₂O₂
Konzentrierte Wasserstoffperoxidlösung wurde auf Kaliumdihydrogenphosphat (98%, Aldirch) (PDHP) tropfenweise aufgesprüht. Die Mischung wurde bei 25°C für 1 Stunde inkubiert und bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 34 dargestellt. Tabelle 34

Ausgangsverbindungen Komplex

KH₂PO₄ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/KH₂PO₄-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(^g) (g) (%)

5 6,23 59 3,0 20,18 KH₂PO₄·H₂O₂
Beispiel 35
Flüssigsprühsynthese von Ca₂P₂O₇·3,42H₂O₂
59%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung wurde auf festes Calciumpyrophosphat (Aldrich) aufgesprüht. Die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 35 zusammengefasst. Tabelle 35

Ausgangsverbindungen Komplex

Ca₂P₂O₇ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/Ca₂P₂O₇-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (%)

5 10 59 8,82 31,41 Ca₂P₂O₇·3,42H₂O₂
Beispiel 36
Flüssigsprühsynthese von Mg₂P₂O₇·4,60H₂O₂
59%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung wurde auf festes Magnesiumpyrophosphat (Aldrich) aufgesprüht. Die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 36 zusammengefasst. Tabelle 36

Ausgangsverbindungen Komplex

Mg₂P₂O₇ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/Mg₂P₂O₇-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (%)

5 10 59 7,72 41,28 Mg₂P₂O₇·4,60H₂O₂
Obgleich mehrere Phosphat-Peroxid-Komplexe beschrieben worden sind, ist keine allgemeine Synthesemethode zur Herstellung stabiler Komplexe bekannt. Die Reaktion zwischen Wasserstoffperoxidlösung und einem Phosphat oder kondensierten Phosphat ist eine exotherme Reaktion. Die durch die exotherme Reaktion erzeugte Wärme kann zur Zersetzung des Wasserstoffperoxids führen. Als ein Ergebnis kann der Komplex instabil sein oder kann ein niedrigeres Verhältnis von Peroxid zu Phosphat oder kondensiertem Phosphat aufweisen als gewünscht. Dieses Problem ist besonders ausgeprägt, wenn eine große Menge Komplex hergestellt wird.
Pastenmethode
In einem Versuch, die durch Reaktion von Wasserstoffperoxidlösung mit dem Phosphat oder kondensierten Phosphat erzeugte Wärme zu kontrollieren, haben wir eine Vielzahl von Synthesemethoden entwickelt. Eine solche Methode nennen wir die „Pasten"-Methode, weil anfänglich eine Paste aus dem Phosphat oder kondensierten Phosphat mit Wasser gebildet wird. Diese Pasten-Flüssig-Synthesemethode für anorganische Wasserstoffperoxidkomplexe umfasst das Vermischen der gewünschten anorganischen Verbindung mit Wasser, um eine weiche Paste zu bilden. Die Paste wird abkühlen gelassen, und wässrige Wasserstoffperoxidlösung wird zur anorganischen Paste zugegeben. Die resultierende Mischung wird getrocknet, um Wasser zu entfernen, was den anorganischen Wasserstoffperoxidkomplex liefert.
Der Hauptvorteil dieses Syntheseschemas ist, dass, obgleich die Reaktion von anorganischer Verbindung mit Wasser exotherm ist, sehr wenig Wärme während der Bildung des anorganischen Peroxidkomplexes erzeugt wird, wodurch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid während der Synthese vermieden wird. Dies ist eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren Methoden, bei denen signifikante Wärmemengen erzeugt werden, die das Wasserstoffperoxid zersetzen. Die resultierenden Kristalle des anorganischen Peroxidkomplexes sind feiner und stabiler als diejenigen, die gemäß den anderen Verfahren hergestellt werden, und niedrigere Konzentrationen H₂O₂ können auch verwendet werden.
Ohne durch irgendeine besondere Theorie oder einen besonderen Wirkungsmechanismus gebunden sein zu wollen, glauben wir, dass anfänglich bei Bildung der Paste ein Hydrat gebildet wird und dass das Wasser aus diesen Hydraten dann durch Peroxid ersetzt wird, um die anorganischen Peroxidkomplexe zu bilden. Die Beispiele 37 und 38 liefern beispielhafte Methoden für die Herstellung von zwei unterschiedlichen Phosphat-Peroxid-Komplexen.
Beispiel 37
Pasten-Flüssig-Synthese von Na₄P₂O₇·2–3H₂O₂ unter Verwendung unterschiedlicher H₂O₂-Konz.

Natriumpyrophoshat-Feststoff (98%, Aldrich) wurde mit entionisiertem Wasser vermischt und langsam gerührt, was zur Bildung einer weichen Paste führte. Weil diese Reaktion exotherm ist, wurde die Paste auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Wässrige H₂O₂-Lösung mit unterschiedlichen H₂O₂-Konzentrationen wurde mit der Paste vermischt. Kein Temperaturanstieg trat ein. Die Mischung wurde bei 25°C für 1 Stunde inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die vakuumgetrockneten Proben wurden weiter bei 60°C ofengetrocknet, um jegliches restliche Wasser zu entfernen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 37 zusammengefasst. Tabelle 37

Ausangsverbindungen					Komplexe
SP	Gew. von H₂O	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/SP-Molverhältnis	Gew.-% von H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(g)	(%)
5	5	24,4	12	4,6	26,60	Na₄P₂O₇·2,84H₂O₂
5	5	9,8	30	4,6	27,92	Na₄P₂O₇·3,03H₂O₂
5	5	2,4	59	2,2	17,16	Na₄P₂O₇·1,62H₂O₂
5	5	3,0	59	2,8	19,67	Na₄P₂O₇·1,92H₂O₂
5	5	3,2	59	3,2	24,43	Na₄P₂O₇·2,53H₂O₂
5	5	4	59	3,7	26,02	Na₄P₂O₇·2,75H₂O₂
5	5	5	59	4,6	28,10	Na₄P₂O₇·3,06H₂O₂
50*	50	50	59	4,6	27,40	Na₄P₂O₇·2,95H₂O₂
200	200	200	59	4,6	28,31	Na₄P₂O₇·3,01H₂O₂

Tabelle 37 zeigt mehrere Vorteile der Pastenmethode für die Herstellung von Wasserstoffperoxidkomplexen:

1. Die Ausgangskonzentration von H₂O₂ war nicht auf mehr als 50% beschränkt, um Natriumpyrophosphat-Trisperoxyhydrat (Na₄P₂O₇·3H₃O₂) herzustellen. Der Komplex konnte hergestellt werden, wenn eine H₂O₂-Lösung mit einer so niedrigen Konzentration wie 12% eingesetzt wurde.
2. Na₄P₂O₇·3H₂O₂ konnte erfolgreich unter Verwendung größerer Mengen Ausgangsmaterialien (z. B. 200 g SP) hergestellt werden, weil kein Temperaturanstieg während des Vermischens von H₂O₂-Lösung mit SP-Wasser-Paste eintrat.
3. Peroxidkomplexe mit unterschiedlichen Zusammensetzungen können leicht durch Steuern des Molverhältnisses H₂O₂ zu SP in der Ausgangsmischung hergestellt werden.

Beispiel 38
Pasten-Flüssig-Synthese von K₃PO₄·nH₂O₂
Kaliumphosphat, dreibasig (97%, Aldrich) (PPT) wurde mit entionisiertem Wasser vermischt und langsam gerührt, was zur Bildung einer weichen Paste führte, die auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wurde. Wässrige H₂O₂-Lösung (59%) wurde mit der Paste vermischt. Kein Temperaturanstieg wurde beobachtet. Die Mischung wurde bei 25°C für 2 Stunden inkubiert und unter Vakuum bei 25°C getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 38 zusammengefasst. Kaliumphosphat-Peroxid konnte mit den Flüssigsprühverfahren (wie dargestellt in Beispiel 31), das für die meisten Phosphat-Peroxid-Komplex-Synthesen verwendet wird, nicht gebildet werden. Wenn eine Wasserstoffperoxidlösung auf festes Kaliumphosphat aufgesprüht wurde, stieg die Temperatur der Reaktionsmischung auf etwa 80°C an. Diese hohe Temperatur führte höchstwahrscheinlich zur Zersetzung von Wasserstoffperoxid, sodass minimaler Einbau von Wasserstoffperoxid in Kaliumphosphat eintrat. Die Pastenmethode ist der Flüssigsprühmethode für die Herstellung von K₃PO₄·3H₂O₂-Komplex klar überlegen. Tabelle 38

Ausgangsverbindingen Komplex

K₃PO₄ Gew. von H₂O Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/K₃PO₄-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (g) (%)

5 2 6,6 59 5,0 34,57 K₃PO₄·3,34H₂O₂
Beispiel 39
Thermische Stabilität von Na₄P₂O₇·3H₂O₂, das unter Verwendung der Sprühmethode und der Pastenmethode hergestellt ist.

Ungefähr 0,3 g Komplexprobe wurde in einer 5 ml-Kunststoffflasche aufbewahrt, die entweder unverschraubt gelassen (offen, Bedingung 1) oder mit Kappe fest verschlossen wurde (verschlossen, Bedingung 2). Die offenen und verschlossenen Flaschen wurden in einen 23°C warmen Inkubator mit 50% relativer Feuchte (RF) oder einen 60°C warmen Ofen gegeben. Der H₂O₂-Gehalt des Komplexes wurde dann bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 39 zusammengefasst. Tabelle 39

Synthesemethode	Lagerbedingung*	Testbedingung	Gew.-% H₂O₂
SPRÜH	(1)	23°C, 50% RF 60°C, im Ofen	1w	2w	3w	4w	6w
	(1)	23°C, 50% RF 60°C, im Ofen	26,35 25,76	27,04 24,57	26,10 20,39	26,38 21,22	N/A N/A
	(2)	23°C, 50% RF 60°C, im Ofen	26,86 26,70	26,71 25,10	26,87 23,61	26,81 21,33	26,84 17,70
PASTE	(1)	23°C, 50% RF 60°C, im Ofen	26,85 26,84	26,93 26,29	26,73 25,58	26,64 24,78	26,98 23,73
PASTE	(2)	23°C, 50% RF 60°C, im Ofen	27,15 26,87	27,04 27,74	26,98 26,17	26,72 26,10	27,33 25,71

* Lagerbedingung: (1) unverschraubte Kunststoffflasche; (2) mit Kappe fest verschlossene Kunststoffflasche

Wenn man die in Tabelle 39 berichteten Ergebnisse vergleicht, war die Stabilität des mit der Sprühmethode hergestellten Komplexes weniger stabil bei 60°C als des mit der Pastenmethode hergestellten Komplexes. Die Stabilität bei 23°C von 50% relativer Feuchte war jedoch grob vergleichbar. So bietet die Pastenmethode unerwartete Stabilität unter ungünstigen Lagerbedingungen, wie sie üblicherweise während des Transportes auftreten.
Hydratmethode
Wie oben diskutiert, glauben wir, dass die Pastenmethode anfänglich ein Hydrat des Phosphates oder kondensierten Phosphates erzeugt. Für viele Phosphat- oder kondensierte Phosphatverbindungen können Hydrate entweder unter Verwendung von Techniken, die den Durchschnittsfachleuten gut bekannt sind, leicht hergestellt werden oder sind kommerziell erhältlich. So versuchten wir eine Hydratsynthesemethode für Peroxidkomplexe, die die anfängliche Pastenbildung der Pastenmethode weglässt, die stattdessen durch ein hergestelltes Hydrat ersetzt wird. Wie wir glauben, dass es in der Pastenmethode eintritt, werden die Wassermoleküle des Hydrats durch Peroxid ersetzt. Beispiel 40 unten liefert eine beispielhafte Hydratsynthesemethode.
Beispiel 40
Hydratsynthese von Na₄P₂O₇·3H₂O₂

Natriumpyrophosphat-Decahydrat-Feststoff (99%, Aldrich) wurde mit 12%-iger, 30%-iger oder 59%-iger wässriger Wasserstoffperoxidlösung vermischt, für eine Stunde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 40 zusammengefasst. So kann dieser Komplex mit weniger als 30%-iger Wasserstoffperoxidlösung hergestellt werden. Tabelle 40

Ausgangsverbindungen				Komplex
Na₄P₂O₇·10H₂O	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/Na₄P₂O₇-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)	(g)	(%)
8,4	24,5	12	4,6	25,87	Na₄P₂O₇·2,78H₂O₂
8,4	10,0	30	4,6	28,04	Na₄P₂O₇·3,05H₂O₂
200	120	59	4,6	27,57	Na₄P₂O₇·2,97H₂O₂

Synthese von Sulfat-Peroxid-Komplexen
Wir haben auch Wasserstoffperoxid-Komplexe von Sulfatsalz zur Verwendung im Zusammenhang mit den Sterilisationsmethoden, die hierin beschrieben sind, synthetisiert. Beispiele 41 und 42 liefern Synthesedetails für zwei beispielhafte Sulfatsalz-Komplexe.
Beispiel 41
Flüssigsprühsynthese von Na₂SO₄·1,28H₂O₂
59%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung wurde auf festes Natriumsulfat (99%+, Aldrich) aufgesprüht. Die Mischung wurde für 1 Stunde wurde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 41 zusammengefasst. Tabelle 41

Ausgangsvrbindungen Komplex

Na₂SO₄ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/Na₂SO₄-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (%)

10 10 59 2,46 23,47 Na₂SO₄·1,28H₂O₂
Beispiel 42
Flüssigsprühsynthese von K₂SO₄·0,62H₂O₂
59%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung wurde auf festes Kaliumsulfat (99%+, Aldrich) aufgesprüht. Die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 42 zusammengefasst. Tabelle 42

Ausgangsverbindungen Komplex

K₂SO₄ Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/K₂SO₄-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(^g) (g) (%)

10 7 59 2,12 10,82 K₂SO₄·0,62H₂O₂
Synthese von Silikat-Peroxid-Komplexen
Wir haben auch Wasserstoffperoxid-Komplexe von Silikatsalzen zur Verwendung im Zusammenhang mit den Sterilisationsmethoden, die hierin beschrieben sind, synthetisiert.
Beispiele 43 und 44 liefern Synthesedetails für zwei beispielhafte Silikatsalz-Komplexe.
Beispiel 43
Pasten-Flüssig-Synthese von Na₂SiO₃·nH₂O₂

Festes Natriummetasilikat (Na₂SiO₃, Aldrich) wurde mit Wasser vermischt, was zur Bildung einer weichen Paste führte, die auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wurde. Wässrige Wasserstoffperoxidlösung (12%) wurde mit der Paste vermischt. Die Temperatur während des Vermischens betrug 30–35°C. Die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 43 zusammengefasst. Tabelle 43

Ausgangsverbindungen					Komplex
Na₂SiO₃	Gew. von H₂O₂	Gew. von H₂O₂	H₂O₂-Konz.	H₂O₂/Na₂SiO₃-Molverhältnis	Gew.-% H₂O₂	Zusammensetzung
(g)		(g)	(%)
5	5	23,22	12	2,0	24,74	Na₂SiO₃·1,18H₂O₂
5	5	34,83	12	3,0	37,45	Na₂SiO₃·2,15H₂O₂
5	5	46,45	12	4,0	37,64	Na₂SiO₃·2,17H₂O₂

Beispiel 44
Hydratsynthese von Na₂Si₃O₇·0,68H₂O₂
59%-ige Wasserstoffperoxidlösung wurde auf festes Natriumtrisilikat-Hydrat (Na₂Si₃O₇·xH₂O, Aldrich) aufgesprüht. Die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C inkubiert, dann bei 25°C vakuumgetrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 44 zusammengefasst. Tabelle 44

Ausgangsvebindungen Komplex

Na₂Si₃O₇·xH₂O Gew. von H₂O₂ H₂O₂-Konz. H₂O₂/Na₂Si₃O₇-Molverhältnis Gew.-% H₂O₂ Zusammensetzung

(g) (g) (%)

5 4,76 59 4,0 8,73 Na₂Si₃O₇·0,68H₂O₂
Somit haben wir gezeigt, dass Wasserstoffperoxidkomplexe einer breiten Vielfalt anorganischer Salze hergestellt werden können. Wir glauben, dass die erfolgreiche Freisetzung von H₂O₂ im Zusammenhang mit den hierin offenbarten Sterilisationsmethoden unter Verwendung einer großen Anzahl von Salzen von Anionen, die zu Wasserstoffbrückenbindung in der Lage sind, erreicht werden kann, wie etwa denjenigen, die wenigstens ein Sauerstoff- und/oder Stickstoffatom einschließen. Siehe Tabelle 14 oben für Beispiele von organischen Komplexen und zusätzlichen anorganischen Komplexen, die im Zusammenhang mit den Methoden der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Freisetzung von Peroxid aus Komplexen
Die DSC-Kurven, die in vorherigen Beispielen dargestellt sind, z. B. 6, wurden mit einem Loch auf einer abgedeckten Pfanne bei sowohl atmosphärischem als auch verringertem Druck durchgeführt: Mit nur einem Loch auf dem Deckel wurde ein exothermer Peak im DSC bei einer Atmosphäre für Kaliumoxalat-Peroxid-Komplex beobachtet. Derselbe Test wurde unter atmosphärischem Druck wiederholt, um zu bestimmen, ob mehr Peroxid unter Verwendung eines offeneren Systems freigesetzt werden kann, wie unten in Beispiel 45 gezeigt.
Beispiel 45
H₂O₂-Freisetzung aus K₂C₂O₄-Peroxid-Komplex bei atmosphärischem Druck
Kaliumoxalat-Wasserstoffperoxid-Komplex (K₂C₂O₄·H₂O₂) wurde bei atmosphärischem Druck unter Verwendung der in 5 dargestellten Vorrichtung mit entweder zwei Löchern im verschlossenen Deckel einer Probenpfanne auf der Heizplatte 112 oder mit einer zur Atmosphäre offenen Aluminiumpfanne erhitzt. Das DSC-Profil ist in 10 dargestellt. Ein großer endothermer Peak, gefolgt von einem kleinen exothermen Peak, zeigte teilweise Freisetzung von H₂O₂ an, wenn die Pfanne offen war. Ein kleiner endothermer Peak, gefolgt von einem großen exothermen Peak, zeigte, dass etwas Freisetzung, aber zumeist Zersetzung, aufgetreten war, wenn die Pfanne einen Deckel mit zwei Löchern hatte.
Angesichts der Ergebnisse von Beispiel 45, dass ein signifikantes Ausmaß an H₂O₂-Freisetzung in einer offenen Pfanne auftreten könnte, aber nicht unter Verwendung eines Deckels mit zwei Löchern, führten wir den Rest unserer Tests zur Freisetzung von Peroxid aus Komplexen bei atmosphärischem Druck unter Verwendung einer offenen Pfanne und unter verringertem Druck unter Verwendung einer Pfanne, die mit einem Deckel mit einem Loch abgedeckt war, im DSC durch. Die DSC-Profile einer Reihe von anorganischen Komplexen sind in den 11–25 dargestellt, und eine Zusammenfassung des thermischen Verhaltens von Peroxidkomplexen in DSC-Studien ist in Tabelle 45 dargestellt.
11A ist ein DSC-Profil von Na₄P₂O₇·2H₂O₂ und Na₄P₂O₇·3H₂O₂ bei 760 Torr. Wie man sehen kann, wurde ein endothermer Peak beobachtet, was zeigt, dass nahezu vollständige Freisetzung eingetreten war.
11B ist ein DSC-Profil von Na₄P₂O₇·4H₂O₂ bei 760 Torr. Wie man sehen kann, wurden zwei endotherme Peaks beobachtet, was zeigt, dass nahezu vollständige Freisetzung eintrat.
12 ist ein DSC-Profil von Na₃PO₄·5H₂O₂ bei 760 Torr, 7 Torr und 0,35 Torr. Der Komplex wurde unter Verwendung des Flüssigsprühverfahrens synthetisiert. Wie man sehen kann, zeigten endotherme Peaks, gefolgt von einem kleinen exothermen Peak, dass teilweise Freisetzung bei einer Atmosphäre eingetreten war. Aber unter Vakuum zeigte ein breiter endothermer Effekt, dass nahezu vollständige Freisetzung eingetreten war.
13 zeigt DSC-Profile von Na₂HPO₄ 1H₂O₂ und Na₂HPO₄·2H₂O₂ bei 760 Torr. Beide Komplexe zeigten einen endothermen Effekt im DSC, was zeigt, dass nahezu vollständige Freisetzung bei atmosphärischem Druck eintrat.
14 zeigt ein DSC-Profil von Na₅P₃O₁₀ H₂O₂ bei 760 Torr. Mehrere endotherme Peaks zeigten, dass nahezu vollständige Freisetzung unter atmosphärischem Druck eingetreten war.
15 zeigt ein DSC-Profil von K₃PO₄·3,34H₂O₂ bei 760 Torr, 7 Torr und 1 Torr. Ein exothermer Peak im DSC bei atmosphärischem Druck zeigte, dass das meiste H₂O₂ sich bei atmosphärischem Druck zersetzt hatte, aber teilweise Freisetzung unter Vakuum eintrat, da unter Vakuum ein endothermer Peak vor dem exothermen Peak beobachtet wurde.
16 ist ein DSC-Profil für K₄P₂O₇·7H₂O₂ bei 760 Torr und 7 Torr. Auf der Grundlage von unabhängig erhaltenen Gewichtsverlustdaten ist ein endothermer Peak wahrscheinlich von einem exothermen Peak im Bereich von 140°C–180°C bei atmosphärischem Druck ausgelöscht worden. So zeigt das DSC, dass teilweise Freisetzung bei atmosphärischem Druck eintrat. Mehrere endotherme Peaks unter Vakuum zeigten nahezu vollständige Freisetzung unter diesen Bedingungen.
17 zeigt ein DSC-Profil von K₂HPO₄·3,15H₂O₂ bei 760 Torr und bei 1 Torr. Mehrere endotherme Peaks, gefolgt von exothermen Peaks, zeigten, dass teilweise Freisetzung bei atmosphärischem Druck eintrat, aber keine exothermen Peaks unter Vakuum beobachtet wurden, was nahezu vollständige Freisetzung unter diesen Bedingungen zeigt.
18 zeigt ein DSC-Profil von KH₂PO₄·H₂O₂ bei 760 Torr. Zwei endotherme Peaks wurden beobachtet, was zeigt, dass nahezu vollständige Freisetzung unter atmosphärischem Druck eintrat.
19 zeigt ein DSC-Profil von Na₂CO₃·1,5H₂O₂ bei sowohl 760 Torr als auch bei 7 Torr. Wir glauben, dass der endotherme Peak bei 90–100°C Freisetzung von H₂O₂ unter sowohl atmosphärischen als auch Vakuumbedingungen ist. Der exotherme Peak bei ungefähr 150°C unter atmosphärischem Druck zeigte überwiegend H₂O₂-Zersetzung. Der exotherme Peak wurde jedoch endotherm, gefolgt von einem kleinen exothermen Peak, unter Vakuumbedingungen, was zeigt, dass das meiste H₂O₂ freigesetzt wurde.
20 zeigt ein DSC-Profil von Ca₂P₂O₇·3,42H₂O₂ bei 760 Torr. Ein endothermer Peak zeigte, dass nahezu vollständige Freisetzung von H₂O₂ eingetreten war.
21 ist ein DSC-Profil von Mg₂P₂O₇·4,60H₂O₂ bei 760 Torr und 7 Torr. Ein endothermer Peak, gefolgt von einem exothermen Peak, zeigte, dass teilweise Freisetzung von H₂O₂ bei atmosphärischem Druck eintrat, aber ein unter Vakuum beobachteter großer endothermer Peak zeigte nahezu vollständige Freisetzung unter Vakuum.
22 ist ein DSC-Profil von Na₂SO₄·1,28H₂O₂ bei 760 Torr. Ein endothermer Peak zeigte, dass nahezu vollständige Freisetzung unter atmosphärischen Bedingungen eingetreten war.
23 ist ein DSC-Profil von K₂SO₄·0,62H₂O₂ bei 760 Torr. Ein endothermer Peak zeigte, dass nahezu vollständige Freisetzung unter atmosphärischen Bedingungen eintrat.
24 ist ein DSC-Profil von Na₂SiO₃·2,15H₂O₂ bei 760 Torr, 1 Torr und 0,5 Torr. Exotherme Peaks unter atmosphärischem und verringertem Druck zeigten, dass ein Großteil des H₂O₂ sich unter diesen Bedingungen zersetzt hatte.
25 ist ein DSC-Profil von Na₂Si₃O₇·0,68H₂O₂ bei 760 Torr. Ein exothermer Peak zeigte, dass der Großteil des H₂O₂ sich unter atmosphärischem Druck zersetzt hatte.

Tabelle 45 unten fasst das thermische Verhalten von Peroxidkomplexen in DSC-Studien zusammen. Tabelle 45

Komplex	Thermisches Verhalten im DSC		Figur Nr.
Komplex	bei 1 Atmosphäre (760 Torr)	unter Vakuum	Figur Nr.
K₂C₂O₄·1H₂O₂	Endo + exo	endo	10
Na₄P₂O₇·nH₂O₂ n = 2, 3, 4	Endo	endo	11A und 11B
Na₃PO₄·5H₂O₂	Endo + exo	endo	12
Na₂HPO₄·nH₂O₂ n = 1, 2	endo	endo	13
Na₅P₃O₁₀·nH₂O₂ n = 1, 2	endo	endo	14
K₃PO₄·3,34H₂O₂	exo	endo + exo	15
K₄P₂O₇·7H₂O₂	endo + exo	endo	16
K₂HPO₄·3,15H₂O₂	endo + exo	endo	17
KH₂PO₄·1H₂O₂	endo	endo	18
Na₂CO₃·1,5H₂O₂	endo	endo + exo	19
Ca₂P₂O₇·3,42H₂O₂	endo	endo	20
Mg₂P₂O₇·4,60H₂O₂	endo + exo	endo	21
Na₂SO₄·1,28H₂O₂	endo	endo	22
K₂SO₄·0,62H₂O₂	endo	endo	23
Na₂SiO₃·2,15H₂O₂	exo	exo	24
Na₂Si₃O₇·0,68H₂O₂	exo	exo	25

Wirksamkeitstestergebnisse
Vorherige Beispiele, z. B. Beispiele 17 und 18, zeigten, dass anorganische Peroxidkomplexe in der Lage waren, Sterilisation im Zusammenhang mit den hierin beschriebenen Techniken und ansonsten unter Vakuumbedingungen bereitzustellen. Um zu zeigen, dass jene anorganischen Komplexe in der Lage waren, Sterilisation unter atmosphärischen Bedingungen bereitzustellen, testeten wir die Sterilisationswirksamkeit einer Reihe von Verbindungen. Beispiel 46A liefert Ergebnisse, bei denen die Sterilisation bei einer Atmosphäre und niedriger Temperatur (≤ 60°C) für einen Komplex mit nur einem endothermen Peak im DSC bei einer Atmosphäre eintrat. Beispiel 46B liefert die Ergebnisse, in denen die Sterilisation bei einer Atmosphäre und niedriger Temperatur (≤ 60°C) für einen Komplex mit sowohl endothermen als auch exothermen Peaks im DSC bei einer Atmosphäre eintrat. Beispiel 46C liefert die Ergebnisse, in denen die Sterilisation bei einer Atmosphäre und niedriger Temperatur (≤ 60°C) für einen Komplex mit nur einem exothermen Peak bei einer Atmosphäre eintrat. Beispiel 47 liefert die Ergebnisse, bei denen die Sterilisation bei einer Atmosphäre eintrat und der Komplex erhitzt wurde, unter Verwendung eines Komplexes mit nur einem endothmeren Peak im DSC bei einer Atmosphäre. Beispiel 48 liefert die Ergebnisse, bei denen die Sterilisation bei einer Atmosphäre eintrat und der Komplex erhitzt wurde, unter Verwendung eines Komplexes mit sowohl endothermen als auch exothermen Peaks bei einer Atmosphäre. Wie man unten sehen kann, konnte unter diesen Bedingungen wirkungsvolle Sterilisation bei einer Atmosphäre Druck unter Verwendung dieser Komplexe erreicht werden, sogar für einen Komplex mit nur einem exothermen Peak im DSC. Wie oben diskutiert, glauben wir, dass in bestimmten Fällen ein endothermer Peak von einem exothermen Peak maskiert wird, der im selben Temperaturbereich auftritt, was für die wirkungsvolle Sterilisation verantwortlich ist, die bei Verwendung von Komplexen zu sehen ist, die nur einen exothermen Peak auf dem DSC zeigen.
Beispiel 46A
Sterilisation unter Verwendung von KH₂PO₄·H₂O₂-Peroxidkomplex (1 atm und niedrige Temperatur)
Ein selbststerilisierender Beutel wurde wie folgt zusammengebaut: Eine Klinge aus rostfreiem Stahl mit 7,7 × 10⁶ Sporen von B. stearothermophilus in ihrer Oberfläche wurde in eine sterile Petrischale (60 × 15 mm) gelegt. 2 Gramm KH₂PO₄·H₂O₂-Komplexpulver (das 20,31 Gew.-% H₂O₂ enthielt) wurde in eine andere Petrischale gegeben. Beide Schalen wurden zusammen in einen 100 × 250 mm großen Beutel eingebracht, der aus TYVEK^®/MYLAR^® hergestellt war. Der Beutel wurde versiegelt und Raumtemperatur (ungefähr 23°C), 40°C (in einem Inkubator) und 60°C (in einem Ofen) für unterschiedliche Zeiträume ausgesetzt. Die Sterilitätstestergebnisse sind in Tabelle 46A zusammengefasst. Tabelle 46A

Einwirkungstemperatur Einwirkungszeit (Positive/Proben)

1 h 2 h 4 h 6 h 8 h

23°C (RT) + + – – –

40°C + + – – –

60°C + – – – –
Beispiel 46B
Sterilisation unter Verwendung von K₂C₂O₄·H₂O₂-Peroxidkomplex (1 atm und niedrige Temperatur)
Ein selbststerilisierender Beutel wurde wie folgt zusammengebaut. Eine Klinge aus rostfreiem Stahl mit 1,34 × 10⁶ Sporen von B subtilis var. niger auf ihrer Oberfläche wurde in eine sterile Petrischale (60 × 15 mm) gegeben. 2 Gramm K₂C₂O₄·H₂O₂-Komplexpulver (das 14,21 Gew.-% H₂O₂ enthielt) wurde in eine andere Petrischale gegeben. Beide Schalen wurden zusammen in einen 100 × 250 mm großen Beutel eingebracht, der aus MYLAR^®/MYLAR^® hergestellt war. Der Beutel wurde versiegelt und auf 40°C (in einem Inkubator) und 60°C (in einem Ofen) für unterschiedliche Zeiträume ausgesetzt. Die Sterilitätstestergebnisse sind in Tabelle 46B zusammengefasst. Tabelle 46B

Einwirkungstemperatur Einwirkungszeit (Positive/Proben)

8 h 16 h 24 h 48 h 72 h

40°C N/A N/A + + –

60°C + – – – –
Beispiel 46C
Sterilisation unter Verwendung von Na₂CO₃·1,5H₂O₂-Peroxidkomplex (1 atm und niedrige Temperatur)
Ein selbststerilisierender Beutel wurde wie folgt zusammengebaut. Eine Klinge aus rostfreiem Stahl mit 1,34 × 10⁶ Sporen von B subtilis var. niger auf ihrer Oberfläche wurde in eine sterile Petrischale (60 × 15 mm) gegeben. 2 Gramm Na₂CO₃·1,5H₂O₂-Komplexpulver (das 27,78 Gew.-% H₂O₂ enthielt, Fluka) wurde in eine andere Petrischale gegeben. Beide Schalen wurden zusammen in einen 100 × 250 mm großen Beutel eingebracht, der aus MYLAR^®/MYLAR^® hergestellt war. Der Beutel wurde versiegelt und 60°C (in einem Ofen) für unterschiedliche Zeiträume ausgesetzt. Die Sterilitätstestergebnisse sind in Tabelle 46C zusammengefasst. Tabelle 46C

Einwirkungstemperatur Einwirkungszeit (Positive/Proben)

24 h 48 h 72 h

60°C + – –
Beispiel 47
Sterilisation unter Verwendung von Na₄P₂O₇·3H₂O₂-Peroxidkomplex (1 atm und erhöhte Komplex-Temperatur)

Na₄P₂O₇·3H₂O₂ (Gew.-% = 27%) wurde in der Sterilisationsvorrichtung, die in 8 dargestellt ist, verwendet. Die Sterilisationsparameter waren wie folgt: Kammergröße = 6,25'' × 6,25'' × 7'' (4,5 Liter); Kammertemperatur = 40°C; Kammerdruck = 760 Torr; Heiztemperatur = 175–180°C. B stearothermophilus (1,5 × 10⁵/Skalpellklinge) wurde als das Inokulant verwendet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 47A und 47B zusammengefasst. Wie belegt durch Tabelle 47A, wurde vollständige Sterilisation der Skalpellklingen, die zwei Inches oberhalb der Heizvorrichtung angeordnet waren, mit nur 0,01 g des Komplexes erreicht. Im Gegensatz dazu waren, bei den Inokulaten, die am Boden der Kammer angeordnet waren, 0,3 g des Komplexes für vollständige Sterilisation erforderlich. Tabelle 47A

	Sterilitätsergebnisse (Positive/Proben), wobei die Proben 2'' oberhalb der erhitzten Platte angeordnet waren
Gew. Komplex	2/10-Zyklus*	2/15-Zyklus	2/30-Zyklus
0,0 g	2/2	2/2	2/2
0,01 g	0/2	0/2	0/2
0,03 g	0/2	0/2	0/2
0,05 g	0/2	0/2	0/2

*: Zykluszeit = Heizzeit (min)/Gesamteinwirkungszeit (min)

	Sterilitätsergebnisse (Positive/Proben), wobei die Proben auf dem Boden der Kammer angeordnet waren
Gew. Komplex	2/10-Zyklus*	2/15-Zyklus	2/30-Zyklus
0,0 g	2/2	2/2	2/2
0,1 g	2/2	2/2	2/2
0,2 g	1/2	1/2	1/2
0,3 g	0/2	0/2	0/2
0,5 g	0/2	0/2	0/2

*: Zykluszeit = Heizzeit (min)/Gesamteinwirkungszeit (min)

Beispiel 48
Sterilisation unter Verwendung von K₂C₂O₄·H₂O₂-Peroxidkomplex (1 atm und erhöhte Komplex-Temperatur)

K₂C₂O₄·H₂O₂ (Gew.-% = 16,3%) wurde in der Sterilisationsvorrichtung, die in 8 dargestellt ist, verwendet. Die Sterilisationsparameter waren wie in Beispiel 47 umrissen, mit der Ausnahme, dass die Heiztemperatur 155–160°C betrug. In diesem Experiment wurden inokulierte Skalpellklingen nur oberhalb der Heizplatte angeordnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 48 zusammengefasst. Tabelle 48

	Sterilitätsergebnisse (Positive/Proben), wobei die Proben 2'' oberhalb der erhitzten Platte angeordnet waren
Gew. Komplex	2/10-Zyklus*	2/15-Zyklus	2/30-Zyklus
0,0 g	2/2	2/2	2/2
0,01 g	1/2	1/2	0/2
0,03 g	0/2	0/2	0/2
0,05 g	0/2	0/2	0/2
0,1 g	0/2	0/2	0/2
0,2 g	0/2	0/2	0/2

*: Zykluszeit = Heizzeit (min)/Gesamteinwirkungszeit (min)

Mit dem Kaliumoxalat-Komplex trat vollständige Sterilisation unter Verwendung von 0,01 g mit 30 Minuten Einwirkung ein. Vollständige Sterilisation war mit 0,03 g des Komplexes in allen drei Zyklen zu sehen.
Zusammenfassend kann H₂O₂ aus dem Komplex bei einem Druck von einer Atmosphäre und bei Raumtemperatur freigesetzt werden. Diese Freisetzung kann mit erhöhter Temperatur und verringertem Druck erleichtert werden.
System zur Freisetzung von Dampf aus Wasserstoffperoxidkomplexen
Die oben im Zusammenhang mit den 7A und 7B diskutierte Vorrichtung kann in einem System zur Freisetzung von Wasserstoffperoxiddampf aus Wasserstoffperoxidkomplexen verwendet werden. Solch eine Vorrichtung kann im Zusammenhang mit Peroxidkomplexen verwendet werden, die zu Scheiben ausgebildet sind. Nichtsdestoweniger haben wir festgestellt, dass Dampf gründlich und effizient freigesetzt werden kann, wenn in pulverisierter Form verwendet. Pulver kann in die Vorrichtung unter Verwendung desselben Mechanismus eingebracht werden, der oben im Zusammenhang mit den 7A und 7B beschrieben ist. Eine weitere Methode zur Einführung von Pulver wird jedoch erreicht, indem anfänglich das Pulver auf ein Hochtemperatur-Klebeband aufgebracht wird. Zum Beispiel stellt die 3M Corporation das Hochtemperaturband 9469 her, das Verwendung von deren Kleber A10 macht. Das Pulver kann auf den Kleber aufgestäubt und das Band in die Kammer zur Freisetzung von Wasserstoffperoxiddampf eingebracht werden. Ein anderes beispielhaftes Klebeband für diesen Zweck kann aus 3M-Band 9485 mit 3M-Kleber A25 hergestellt werden.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf nur jene Ausführungsformen beschränkt ist, die in der detaillierten Beschreibung beschrieben sind.

Claims

Vorrichtung zur Wasserstoffperoxidsterilisation eines Gegenstandes, welche umfasst: einen Behälter zur Aufnahme des zu sterilisierenden Gegenstandes; und eine Quelle für Wasserstoffperoxiddampf in Fließverbindung mit dem Behälter, wobei die Quelle so konfiguriert ist, dass der Dampf mit dem Gegenstand in Kontakt kommen kann, um die Sterilisation zu bewirken; dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle einen Wasserstoffperoxidkomplex umfasst, der mit einer anorganischen Verbindung gebildet ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Phosphatsalzen, kondensierten Phosphatsalzen, Oxalatsalzen, Carbonatsalzen, Sulfatsalzen und Silikatsalzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Na₃PO₄, Na₂HPO₄, Na₅P₃O₁₀, K₃PO₄, K₄P₂O₇, K₂HPO₄, KH₂PO₄, Ca₂P₂O₇, Mg₂P₂O₇, K₂C₂O₄, KHCO₃, Na₂SO₄, K₂SO₄, Na₂SiO₃ und Na₂Si₃O₇.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die angepasst ist, um den Behälter bis zu einem Druck von weniger als 50 Torr, vorzugsweise weniger als 20 Torr, bevorzugter weniger als 10 Torr zu evakuieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiter eine Vakuumpumpe in Fließverbindung mit besagtem Behälter zur Evakuierung des Behälters umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiter ein erstes Entlüftungsventil umfasst, das angepasst ist, um den Behälter zu entlüften.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle innerhalb des Behälters angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die weiter ein Gehäuse umfasst, in dem der Komplex angeordnet ist, und dass das Gehäuse in Fließverbindung mit dem Behälter steht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse innerhalb des Behälters liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, die weiter eine Pumpe umfasst, die angepasst ist, um den Behälter und das Gehäuse zu evakuieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe angepasst ist, um den Behälter unabhängig vom Gehäuse zu evakuieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, die weiter eine erste Pumpe umfasst, die angepasst ist, um den Behälter zu evakuieren, und eine zweite Pumpe, die angepasst ist, um das Gehäuse zu evakuieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, die ein erstes Entlüftungsventil, das angepasst ist, um den Behälter zu entlüften, und ein zweites Entlüftungsventil, das angepasst ist, um das Gehäuse unabhängig vom ersten Entlüftungsventil zu entlüften, umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex sich in einer festen Phase befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex weniger als 10% Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex sich in der Form eines Pulvers oder einer Tablette befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die weiter einen Mechanismus zur Erzeugung eines Plasmas umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus eine Elektrode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode sich im Behälter befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode vom Behälter beabstandet ist und angepasst ist, um dadurch erzeugtes Plasma zum und um den Gegenstand herum zu leiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die eine atmungsfähige Barriere zwischen der Quelle und dem Gegenstand einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit einem gasdurchlässigen Material, wie etwa Papier, versiegelt ist.
Verfahren zur Wasserstoffperoxiddampfsterilisation eines Gegenstandes, welches umfasst: Einbringen des Gegenstandes in einen Behälter; Erzeugen von Wasserstoffperoxiddampf; und Inkontaktbringen des Gegenstandes mit dem Wasserstoffperoxiddampf, um den Gegenstand zu sterilisieren; dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffperoxiddampf erzeugt wird, indem ein anorganischer Wasserstoffperoxidkomplex erhitzt wird, der mit einer anorganischen Verbindung gebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phosphatsalzen, kondensierten Phosphatsalzen, Oxalatsalzen, Carbonatsalzen, Sulfatsalzen und Silikatsalzen.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Na₃PO₄, Na₂HPO₄, Na₅P₃O₁₀, K₃PO₄, K₄P₂O₇, K₂HPO₄, KH₂PO₄, Ca₂P₂O₇, Mg₂P₂O₇, K₂C₂O₄, KHCO₃, Na₂SO₄, K₂SO₄, Na₂SiO₃ und Na₂Si₃O₇.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 5, vorzugsweise wenigstens 10, bevorzugter wenigstens 50 und am bevorzugtesten wenigstens 1.000°C/Minute durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex auf eine Temperatur von mehr als 86°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von ungefähr 175°C erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, das bei atmosphärischem Druck durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, das weiter das Evakuieren des Behälters auf einen reduzierten Druck umfasst, vorzugsweise vor dem Schritt des Inkontaktbringens des Gegenstandes mit dem Dampf.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck niedriger als 50 Torr ist.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck niedriger als 20 Torr ist.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck niedriger als 10 Torr ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Inkontaktbringens das Entlüften bis auf einen Druck von weniger als oder gleich atmosphärischem Druck umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffperoxiddampf aus dem Komplex freigesetzt wird, der in einem Gehäuse angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse innerhalb des Behälters liegt.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse außerhalb des Behälters liegt.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und der Behälter bei unterschiedlichen Drücken liegen.
Verfahren nach Anspruch 34 oder Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse durch ein Ventil selektiv vom Behälter getrennt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse vom Behälter gelöst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter versiegelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 38, das weiter die Erzeugung eines Plasmas um den Gegenstand herum umfasst, nachdem der Gegenstand mit dem Dampf in Kontakt gebracht worden ist.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma innerhalb des Behälters erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma außerhalb des Behälters erzeugt und in den Behälter und um den Gegenstand herum geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Inkontaktbringens Druckpulsieren des Dampfes umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pouch, einem Behälter, einer Kammer und einem Raum besteht.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus gasdurchlässigem Material hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdurchlässige Material Papier ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex weniger als 10% Wasser aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex sich in einer festen Phase befindet.
Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffperoxidkomplex sich in der Form eines Pulvers oder einer Tablette befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffperoxid bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur freigesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffperoxid bei einem Druck von weniger als atmosphärischem Druck freigesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Inkontaktbringens zusätzlich das Freisetzen eines Sterilisationsmittels aus einer zweiten Quelle dafür umfasst.
Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Quelle ein organischer Wasserstoffperoxidkomplex, flüssiges Wasserstoffperoxid oder Chlordioxid ist.
Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Quelle ein von der ersten Quelle unterschiedlicher anorganischer Komplex ist.
Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Komplexe physikalisch oder chemisch vermischt sind.