DE69828569T2

DE69828569T2 - Verfahren zum Messen der Konzentration von Wasserstoffperoxiddampf

Info

Publication number: DE69828569T2
Application number: DE69828569T
Authority: DE
Inventors: John F. Prieve
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: DE69828569D1; CA2253975A1; AU9235298A; EP0916937B1; AU753047B2; EP0916937A2; ES2235300T3; JP4108206B2; CA2253975C; US6269680B1; JPH11230899A; EP0916937A3

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder-gas.
Hintergrund der Erfindung
Die Sterilisation kommt in vielen gewerblichen und medizinischen Anwendungen zum Einsatz. Die Sterilisation ist die vollständige Zerstörung oder irreversible Inaktivierung aller Mikroorganismen. Es gibt viele Sterilisationsverfahren, zu denen auch thermische und chemische Verfahren gehören. Die Hitzesterilisation erfolgt normalerweise unter Verwendung von Dampf. Einige Geräte können bei der Behandlung mit Dampf weder Hitze noch Feuchtigkeit vertragen. Daher hat sich im allgemeinen die chemische Sterilisation durchgesetzt.
Die chemische Sterilisation kann unter Einsatz von Alkoholen und Aldehyden, wie z. B. Formaldehyd, sowie von Phenolen, Ozon, Ethylenoxid oder Wasserstoffperoxid erfolgen. Die chemische Sterilisation erfordert normalerweise keine Anwendung von Hitze. Das Verfahren wird folglich im allgemeinen als kalte Sterilisation bezeichnet. Heute wird gewöhnlich Wasserstoffperoxid für die chemische Sterilisation verwendet.
Die Verwendung geringer Konzentrationen an Wasserstoffperoxid für die chemische Sterilisation hat viele Vorteile. Es ist leicht zu handhaben, kann über lange Zeiträume gelagert werden, ist korrosionsbeständig und vermischt sich ohne weiteres mit Wasser. Wenn es zerfällt, bildet es Wasser und Sauerstoff, also ungiftige Stoffe. Es gibt aber Probleme bei der Verwendung von Wasserstoffperoxid für die Sterilisation. Um die gewünschte Wirkung zu erzielen, muß es in einer spezifischen Konzentration gehalten werden. Es ist daher normalerweise wünschenswert, die Konzentration auf einer solchen Höhe zu halten, wie sie während der Sterilisation praktisch gebraucht wird. Außerdem reagiert Wasserstoffperoxid mit einigen Ober flächen, die einer Sterilisation unterzogen werden, und dringt auch in und durch einige Kunststoffe. Alle diese Faktoren können die Konzentration an Wasserstoffperoxid auf ein Niveau herabsenken, die es bei der Sterilisation unwirksam werden lassen.
Wasserstoffperoxiddampf kann an den Wänden der Sterilisationskammer oder an den Geräten in der Kammer kondensieren. Das kondensierte Wasserstoffperoxid kann die Kammer oder die Geräte möglicherweise beschädigen oder ihren Zustand beeinträchtigen.
Deshalb ist es wichtig, die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in der Sterilisationskammer bestimmen zu können, so daß genug Wasserstoffperoxiddampf vorhanden ist, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, jedoch nicht solche Menge, daß der Wasserstoffperoxiddampf die Geräte beschädigt.
Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf kann in der Kammer unterschiedlich sein, da die in die Kammer eingelegten Geräte die Diffusion des Sterilisationsmitteldampfs einschränken können. Es kann daher in der Kammer Bereiche geben, die wegen dieser Durchflußeinschränkungen höheren oder geringeren Konzentrationen an Wasserstoffperoxid ausgesetzt sind. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Konzentration an Wasserstoffperoxid in verschiedenen Teilbereichen der Sterilisationskammer bestimmen zu können, um die Schwankung der Konzentration in der gesamten Sterilisationskammer zu messen.
Es gibt Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an Wasserstoffperoxid in Sterilisationskammern. Ando et al. (US-Patent Nr. 5.608.156) offenbaren die Verwendung eines Halbleitergassensors als Mittel zur Messung der Wasserstoffperoxidkonzentrationen in der Dampfphase. Die Reaktionszeit des Sensors beträgt aber mehrere Zehntelsekunden, und die Relation zwischen dem Output des Sensors und der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf schwankt mit den Druckänderungen. Die meisten Sterilisationsverfahren mit Hilfe von Wasserstoffperoxiddampf umfassen mehrere Verfahrensschritte, zu denen gewöhnlich mindestens ein Verfahrensschritt mit Vakuum zählt. Die Reaktion des Sensors auf Wasserstoffperoxid während der Verfahrensschritte ändert sich aus diesem Grund in Abhängigkeit von dem Druck, der bei jedem Verfahrensschritt angewendet wird.
Cummings (US-Patent Nr. 4.843.867) offenbart ein System zur Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf vor Ort durch gleichzeitiges Messen zweier einzelner Eigenschaften, wie z. B. des Taupunktes und der relativen Luftfeuchtigkeit. Die beiden Messungen werden dann mit Hilfe eines Mikroprozessors in ein Modell zur Berechnung der Wasserstoff peroxidkonzentration eingearbeitet. Das Verfahren verwendet eine indirekte Überschlagrechnung, die auf einer Reihe empirischer Annahmen beruht, und die Genauigkeit schwankt in Abhängigkeit davon, wie genau die Bedingungen in der Sterilisationskammer jenen Bedingungen gleichen, die für die Entwicklung des Modells verwendet wurden.
Van Den Berg et al. (US-Patent Nr. 5.600.142) offenbaren ein Verfahren, das die Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR-Spektroskopie) anwendet, um Wasserstoffperoxiddampf nachzuweisen. Wasserstoffperoxid hat ein Absorptionsmaximum bei ca. 1420 nm (Nanometer), das dafür genutzt werden kann, um seine Konzentration zu bestimmen. In diesem Bereich absorbiert aber auch Wasser und beeinträchtigt daher die Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxid. Wasser ist immer dort vorhanden, wo auch Wasserstoffperoxid vorhanden ist, weil es ein Zerfallsprodukt ist. Um die Störbeeinflussung durch Wasserdampf zu korrigieren, wird die Wasserdampfkonzentration durch eine Messung bei weit voneinander entfernt liegenden Wellenlängen bestimmt, bei denen Wasserstoffperoxid transparent ist. Diese gemessene Wasserdampfkonzentration wird dazu benutzt, um die Absorption bei 1420 nm hinsichtlich des durch Wasser bedingten Beitrags zu korrigieren. Organische Moleküle absorbieren aber auch in diesem Bereich, und der Korrekturfaktor für organische Moleküle hängt von den vorhandenen organischen Verbindungen ab. Die Korrektur hinsichtlich der organischen Dämpfe ist darum etwas subjektiv, da man normalerweise nicht weiß, welche organischen Verbindungen vorhanden sind.
Das NIR-Verfahren erfordert Messungen bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen und Korrekturen hinsichtlich der Anwesenheit von Wasserdampf, organischen Verbindungen oder beidem. Das elektronische Gerät für die Durchführung dieser Korrekturen ist komplex und kostspielig, und die Korrektur hinsichtlich der Anwesenheit organischer Verbindungen ist subjektiv.
Die JP 62-063836A offenbart eine Vorrichtung zur Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxid im Kühlwasser eines Kernreaktors. Die JP 62-079331A offenbart ähnliches.
Es besteht Bedarf an einem Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas, das nicht von einer Korrektur hinsichtlich der Anwesenheit von Wasserdampf und organischen Molekülen abhängt. Es besteht auch Bedarf an einem Verfahren zur Messung von Wasserstoffperoxid, das nicht den Einsatz kostspieliger elektronischer Gerä te erforderlich macht, wie z. B. solcher Geräte, die Messungen bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen vornehmen und komplexe Korrekturfaktoren anwenden.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei dem Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in einem eigenständigen Bereich, wie z. B. in einer Sterilisationskammer, in Anwesenheit von Wasserdampf entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wird die Sterilisationskammer evakuiert, um organische Verbindungen zu entfernen, die die Bestimmung beeinträchtigen würden. Wasserstoffperoxid wird in die Sterilisationskammer eingeführt bzw. eingeleitet. Dann wird die Absorption des Wasserstoffperoxiddampfs oder -gases bei einer Wellenlänge von 200 bis 400 Nanometer bestimmt, d. h. im ultravioletten Spektralbereich. Wasserstoffperoxid absorbiert in diesem Bereich, Wasserdampf aber nicht. Durch Vornahme der Absorptionsmessung für Wasserstoffperoxiddampf im ultravioletten Spektralbereich wird die Störbeeinflussung durch Wasserdampf beseitigt. Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in der Sterilisationskammer wird anhand der Absorption im ultravioletten Spektralbereich bestimmt. Ausgehend von der gemessenen Konzentration an Wasserstoffperoxid kann die Konzentration bei Bedarf durch die Zuführung von mehr Wasserstoffperoxid eingestellt werden, so daß die Konzentration hoch genug ist, um bei der Sterilisation wirksam zu sein, aber nicht so hoch, um an den Geräten in der Sterilisationskammer zu kondensieren.
Vorzugsweise kann die durch das erfindungsgemäße Verfahren gemessene Konzentration an Wasserstoffperoxid mit einer vorherbestimmten Sollwertkonzentration verglichen werden. Zusätzliches Wasserstoffperoxid kann inkrementell mit einer Steuereinrichtung zugeführt werden, um die Konzentration an Wasserstoffperoxid zu erhöhen, bis die Sollwertkonzentration erreicht ist. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in einem Regelkreis verwendet werden.
Vorzugsweise erfolgt die Absorptionsmessung bei einer Wellenlänge von 254 Nanometern. Vorteilhaft wird die Absorption bei dieser Wellenlänge unter Verwendung einer Quecksilberlampe gemessen. Noch vorteilhafter ist die Quecksilberlampe stromreguliert, um so die Stabilität der Quecksilberlampe zu gewährleisten.
Vorzugsweise wird die Absorption des Wasserstoffperoxiddampfs oder -gases bei einer Wellenlänge von 206 Nanometern gemessen. Vorteilhaft wird die Absorption bei dieser Wellenlänge mit einer Deuteriumlampe gemessen.
Vorzugsweise wird die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas aus der Absorption unter Anwendung des Beer'schen Gesetzes bestimmt. Vorzugsweise wird die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas durch den Vergleich der Absorption mit einer Kalibrationskurve der Absorption bestimmt, aufgetragen über der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt dieser Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in einem eigenständigen Bereich, wie in Anspruch 11 definiert, eine ultraviolette Lichtquelle, die Licht im Bereich von 200 bis 400 Nanometer erzeugt, einen zur Detektion ultravioletten Lichtes geeigneten optischen Strahlungsdetektor, einen optischen Weg zwischen der ultravioletten Lichtquelle und dem optischen Strahlungsdetektor, wobei der optische Weg durch den eigenständigen Bereich verläuft, sowie eine Quelle des Wasserstoffperoxiddampfs oder -gases.
Die Vorrichtung enthält auch eine Vakuumpumpe zur Evakuierung des optischen Weges, so daß organische Verbindungen entfernt werden können, die die Bestimmung beeinträchtigen können.
Vorzugsweise enthält die Quelle des Wasserstoffperoxiddampfs oder -gases eine Heizeinrichtung, um die Verflüchtigungsgeschwindigkeit des Wasserstoffperoxids zu erhöhen. Vorzugsweise enthält die Quelle des Wasserstoffperoxids alternativ eine Ultraschallquelle, um die Verflüchtigungsgeschwindigkeit des Wasserstoffperoxids zu erhöhen.
Vorzugsweise enthält die Vorrichtung auch eine Steuereinrichtung zur Beibehaltung einer gewünschten Wasserstoffperoxidkonzentration, der Sollwertkonzentration, mit Hilfe eines Regelkreises.
Vorzugsweise ist die ultraviolette Lichtquelle eine Quecksilberlampe. Vorzugsweise ist die ultraviolette Lichtquelle eine Deuteriumlampe. Vorteilhaft gibt es einen für Licht mit einer Wellenlänge von 206 Nanometern selektiven, optischen Filter, der sich zwischen der Deuteriumlampe und dem optischen Strahlungsdetektor befindet.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine bewegbare Gaszelle, die in der Sterilisationskammer hin und her bewegt werden kann, so daß Messungen der Wasserstoffperoxidkonzentration an verschiedenen Stellen innerhalb der Sterilisationskammer erfolgen können. Die Stirnseiten der bewegbaren Gaszelle sind an der ultravioletten Lampe und dem Detektor mit Lichtwellenleitern angeschlossen.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung nutzen somit eine ultraviolette Lichtquelle zur Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in solch einem eigenständigen Bereich, wie z. B. einer Sterilisationskammer. Die Nutzung des ultravioletten Lichtes beseitigt die Störbeeinflussung durch Wasserdampf bei der Bestimmung und ermöglicht den Einsatz einfacher und preisgünstiger Elektronik bei der Umrechnung der ultravioletten Absorption auf die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas. Die Evakuierung der Kammer beseitigt die Störbeeinflussung durch organische Verbindungen. Nachdem die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung bestimmt worden ist, kann die Konzentration nach oben berichtigt werden, um die Sterilisation der Geräte zu optimieren, und zwar ohne Kondensation von Wasserstoffperoxid an den Geräten oder Wänden der Sterilisationskammer und den dadurch bedingten möglichen Schaden.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Eigenschaften der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, erschließen sich teilweise dem Fachmann bei der Durchsicht des folgenden oder können durch die praktische Verwertung der Erfindung erkannt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können durch die Instrumente und Kombinationen verwirklicht und erreicht werden, auf die besonders in den beigefügten Ansprüchen hingewiesen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtsystems der vorliegenden Erfindung zur Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf
2 zeigt einige unterschiedliche Ansichten einer Form einer Sterilisationskammer, in der das Verfahren der vorliegenden Erfindung praktisch angewendet werden kann;
3 zeigt eine perspektivische Zeichnung und mehrere Ansichten eines Aluminiumflansches, der für die Bildung eines optischen Weges auf gewölbten Wänden der Sterilisationskammer geeignet ist;
4 ist eine perspektivische Schnittzeichnung eines bevorzugten Verfahrens zur Befestigung des Aluminiumflansches an einer gewölbten Wand der Sterilisationskammer;
5 ist eine Schnittansicht eines bevorzugten Verfahrens zur Bildung eines optischen Weges in der Sterilisationskammer an zwei gewölbten Wänden entlang der kurzen Achse der Kammer;
6 ist eine Schnittansicht eines bevorzugten Verfahrens zur Befestigung des optischen Gerätes am optischen Weg unter Verwendung von Aluminiumflanschen;
7 ist eine Schnittansicht eines bevorzugten Verfahrens zur Befestigung des optischen Gerätes an flachen Wänden der Sterilisationskammer;
8 ist eine Prinzipdarstellung eines stromregulierenden Lampentreiberschaltkreises;
9 ist eine Prinzipdarstellung der Detektor- und Signalverarbeitungselektronik;
10 ist eine Seitenansicht einer bewegbaren Gaszelle; die zur Anwendung mit dem System aus 1 geeignet ist;
11A ist eine Ansicht der bewegbaren Gaszelle, die das Teil zeigt, das in den 11B und 11C in noch größerer Detailtreue abgebildet ist;
11B ist eine Schnittsansicht eines Lichtwellenleiters der bewegbaren Gaszelle entlang der langen Achse;
11C ist eine Querschnittsansicht eines Lichtwellenleiters;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anwendung der bewegbaren Gaszelle aus 10 zeigt;
13 ist ein Diagramm des Absorptionsspektrums des Wasserstoffperoxiddampfs im ultravioletten Spektralbereich;
14A ist ein Diagramm des Ausgangsspektrums für eine Niederdruck-Quecksilberlampe;
14B ist ein Diagramm des Ausgangsspektrums für eine Deuteriumlampe; und
15 ist eine Prinzipdarstellung eines Regelkreissystems zur Beibehaltung einer bestimmten Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in der Sterilisationskammer.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Gasphasenkonzentrationen an Wasserstoffperoxid in Anwesenheit von Wasserdampf. Die Vorrichtung und das Verfahren sind für den Einsatz bei Dampfsterilisationsverfahren unter Verwendung von Wasserstoffperoxid vorgesehen. Da Wasserstoffperoxid in Sauerstoff und Wasser zerfällt, enthalten die zu untersuchenden gasförmigen Proben immer eine Mischung aus Wasserstoffperoxid und Wasser. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Wasserstoffperoxid in der Gasphase spektralphotometrisch gemessen, und zwar wird hierbei anstatt der Nah-Infrarot Quelle (NIR) aus der vorhergehenden Erfindung eine ultraviolette Lichtquelle verwendet. Wenn die spektroskopische Messung im Nah-Infrarotbereich mit dem Verfahren gemäß der vorhergehenden Erfindung durchgeführt wird, müssen die Absorptionsmessungen bei zwei verschiedenen Wellenlängen erfolgen, da sowohl Wasser als auch Wasserstoffperoxid im Nah-Infrarotbereich absorbieren. Die Wasserkonzentration wird bei einer Wellenlänge bestimmt, bei der sie absorbiert, das Wasserstoffperoxid aber nicht. Die Störbeeinflussung der Absorption des Wasserstoffperoxids durch den Wasserdampf bei der anderen Wellenlänge wird subtrahiert, um die allein auf das Wasserstoffperoxid zurückzuführende Absorption festzustellen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt eine ultraviolette Lichtquelle zur Anwendung. Es besteht keine Notwendigkeit einer Bestimmung bei zwei verschiedenen Wellenlängen, einer separaten Bestimmung des Wassers und Korrektur der Absorption des Wasserstoffperoxids in Anbetracht der Störbeeinflussung durch Wasser, da Wasser im ultravioletten Spektralbereich nicht absorbiert. Die Instrumentenausstattung, die dazugehörige Elektronik und das Untersuchungsverfahren sind deshalb insgesamt einfacher als bei der vorhergehenden Erfindung.
Jedoch absorbieren viele organische Moleküle stark im ultravioletten Spektralbereich. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, daß infolge der Entgasung der Geräte in der Sterilisationskammer, der Anwesenheit organischer Lösungsmittel usw. in den Proben organische Dämpfe vorhanden sind. Die Störbeeinflussung durch die organischen Moleküle ist wegen des Wasserstoffperoxids schwer aus der Absorption zu subtrahieren, da jedes organische Molekül sein eigenes Absorptionsspektrum und seine eigenen Absorptionsintensitätsgrade hat. Ohne Kenntnis der Identität der organischen Spezies weiß man nicht, welcher Korrekturfaktor anzuwenden ist, um die auf die organischen Verbindungen zurückzuführende Absorption zu subtrahieren. Bei der vorliegenden Erfindung werden diese störenden Absorptionsmaxima im ultravioletten Spektralbereich infolge solcher Spezies, wie es die organischen Moleküle sind, durch die Evakuierung der Sterilisationskammer bis auf ein Niveau beseitigt, das erheblich unter dem Niveau in der vorhergehenden Erfindung liegt. Dank dieser Verbesserung müssen die Absorptionsintensitätsgrade dieser störenden Spezies auch nicht mehr von der durch Wasserstoffperoxid bedingten Absorption subtrahiert werden. Eine Reihe anderer Verbesserungen in der Vorrichtung, Elektronik und in den Verfahren erhöhen die Stabilität der ultravioletten Lichtquelle und des Detektors sowie die Ansprechempfindlichkeit des Verfahrens. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Kombination dieser Verbesserungen, um aus der vorliegenden Erfindung den höchsten Nutzen zu ziehen.
Meßgerät
1 zeigt die Erfindung in ihrer einfachsten bevorzugten Ausführungsform. Die Figur beinhaltet mehrere, aber nicht alle Verbesserungen der vorliegenden Erfindung. Wasserstoffperoxid und Wasserdampf befinden sich in einer Sterilisationskammer 20. Eine ultraviolette Lichtquelle 30 erzeugt ultraviolettes Licht an einem Ende eines optischen Weges 40. Die ultraviolette Lichtquelle kann aus verschiedenen Lampen bestehen, u. a. auch aus einer Deuteriumlampe oder einer Niederdruck-Quecksilberlampe. Die Niederdruck-Quecksilberlampe wird bevorzugt. Die ultraviolette Lichtquelle wird durch einen stromregulierenden Lampentreiber 50 stabilisiert. Das ultraviolette Licht fällt entlang des optischen Weges ein, wird teilweise durch das Wasserstoffperoxid absorbiert und vom optischen Strahlungsdetektor 60 erfaßt. Der optische Weg wird durch das ultraviolette Licht bestimmt, das zwischen der ultravioletten Lichtquelle und dem optischen Strahlungsdetektor übertragen wird. Das Signal aus dem optischen Strahlungsdetektor wird in einen zum Spannungsverstärker 70 fließenden Strom umgewandelt und in der Umsetz- und Anzeigeelektronik 80 verarbeitet und angezeigt. Die ultraviolette Lichtquelle 30 wird in ein wärmestabilisiertes Lampengehäuse 90 eingesetzt. Der optische Strahlungsdetektor wird in ein wärmestabilisiertes Detektorgehäuse 100 eingesetzt. Die Sterilisationskammer 20 kann mit einer Vakuumpumpe 110 evakuiert werden. Fast alle Bestandteile dieser Ausführungsform der Erfindung weisen Verbesserungen gegenüber der vorhergehenden Erfindung auf, wie bei einer ausführlicheren Beschreibung erkennbar sein wird.
Sterilisationskammer
Ein Beispiel für eine geeignete Sterilisationskammer 20 wird in 2 gezeigt. Die Sterilisationskammer in der Figur ist ein Zylinder mit einer abgerundeten Stirnseite und einer abgeflachten Stirnseite. Die abgeflachte Stirnseite besitzt eine Tür, um eine Öffnung zu schaffen, so daß die Geräte zur Sterilisation in die Sterilisationskammer gelegt werden können. Die vorliegende Erfindung eignet sich auch für den Einsatz mit anderen Arten von Sterilisationskammern. Die Anwendung dieser Erfindung auf diese anderen Arten von Sterilisationskammern ist für den Fachmann offensichtlich. Die Sterilisationskammer wird aus einem Werkstoff gefertigt, der gegenüber Wasserstoffperoxiddampf beständig ist. Zu geeigneten Werkstoffen gehören Aluminium T6061, Edelstahl der Güteklasse 300 oder andere geeignete Werkstoffe. Aluminium T6061 ist der bevorzugte Werkstoff. Die Sterilisationskammer enthält einen Einlaßkanal 44 für flüssige oder dampfförmige Sterilisationsmittel zur Einleitung des flüssigen oder dampfförmigen Wasserstoffperoxids sowie einen Auslaßkanal 46. Der Auslaßkanal 46 wird an die Vakuumpumpe 110 angeschlossen. Bei Bedarf ist innerhalb der Sterilisationskammer eine Plasmaelektrode 34 (nicht abgebildet) vorhanden, um die Erzeugung eines Plasmas zu ermöglichen.
Optischer Weg
Es gibt viele Möglichkeiten, um den optischen Weg 40 für die Übertragung optischer Strahlung aus der ultravioletten Lichtquelle zum optischen Strahlungsdetektor zu bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der optische Weg durch die Abmessungen und die Konstruktion der Sterilisationskammer 20 gebildet. Wenn gewünscht wird, ein Ende des optischen Weges auf eine gewölbte Wand der Sterilisationskammer zu verlegen, wird ein Aluminiumflansch 24 an die Wand der Sterilisationskammer angeschweißt. 3 zeigt ein Beispiel für den Aluminiumflansch 24. Der Aluminiumflansch wird durch das Aufschweißen einer Flanschkrempe 26 auf ein Flanschrohr 28 gebildet. Eine Reihe von Flanschlöchern 32 wird durch die Flanschkrempe 26 gebohrt, wie in der Abbildung zu sehen ist. Die Flanschlöcher sind mit einem Gewinde versehen, um die Befestigung der optischen Geräte oder Verschlußflansche zu ermöglichen.
Ein bevorzugtes Verfahren für das Anschweißen des Aluminiumflansches 24 an die Wände der Sterilisationskammer 20 ist aus der 4 zu ersehen. Ein Loch, das groß genug ist, um die Durchführung des Flanschrohres 28 zum Aluminiumflansch 24 zu ermöglichen, wird durch die Wand der Sterilisationskammer 20 hindurchgebohrt. Das Flanschrohr 28 wird durch das Loch hindurchgeschoben und an die Wand der Sterilisationskammer angeschweißt, so daß eine hermetische Dichtung erreicht wird.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Bildung des optischen Weges 40 wird in 5 gezeigt. Zwei Aluminiumflansche 24 werden an die Sterilisationskammer 20 so angeschweißt, daß der optische Weg entlang der kurzen Achse der Sterilisationskammer verläuft. Die Plasmaelektrode 34, die auf der Zeichnung zu sehen ist, kommt dann zur Anwendung, wenn während des Sterilisationsprozesses Plasma erzeugt wird. Die Plasmaelektrode ist nicht endlos, und der optische Weg 40 befindet sich in Fließverbindung mit dem Innenraum 36 der Sterilisationskammer. Der optische Weg 40 wird deshalb einer Wasserstoffperoxidkonzentration ausgesetzt, die für diejenige repräsentativ ist, die im Inneren 36 der Sterilisationskammer vorhanden ist. Eine weitere Ansicht dieses Verfahrens zur Bildung des optischen Weges 40 mit den Aluminiumflanschen 24 ist in 2 zu sehen, wo die beiden Aluminiumflansche, die diese Konfiguration aufweisen, mit 24A und 24B bezeichnet sind.
Das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 und das wärmestabilisierte Detektorgehäuse 100 werden an entgegengesetzten Enden des optischen Weges 40 befestigt. Ein bevorzugtes Verfahren für die Befestigung der optischen Geräte ist in 6 zu sehen. Das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 wird mit einer Anzahl von Schrauben 92 am Aluminiumflansch 24 an einem Ende des optischen Weges 40 befestigt, und das wärmestabilisierte Detektorgehäuse 100 wird in ähnlicher Weise mit Schrauben 92 am Aluminiumflansch 24 am anderen Ende des optischen Weges 40 befestigt. Die ultraviolette Lichtquelle 30 wird in dem wärmestabilisierten Lampengehäuse 90 untergebracht und wird elektrisch an die Leiterplatte 98 des Lampentreibers angeschlossen. Die Leiterplatte des Lampentreibers wird an dem wärmestabilisierten Lampengehäuse 90 mit Klemmschrauben 102 befestigt. Der stromregulierende Lampentreiber 50 wird elektrisch an die Leiterplatte 98 des Lampentreibers angeschlossen, um den zur ultravioletten Lichtquelle 30 geleiteten Strom zu regeln.
Ein optisches Fenster 94 wird auf einem Runddichtring 96 aufmontiert, um die Sterilisationskammer von der ultravioletten Lichtquelle mit einer hermetischen Dichtung abzutrennen. Das optische Fenster wird aus einem Werkstoff gefertigt, der die Eigenschaft besitzt, ultraviolette Strahlung zu übertragen. Das optische Fenster muß auch in der Lage sein, dem Druck eines tiefen Vakuums standzuhalten, ohne zu zerbrechen oder zu verzerren. In der bevorzugten Ausführungsform werden die optischen Fenster aus Quarzglas mit UV-Qualität gefertigt. Die Runddichtringe 96 werden aus einem flexiblen Werkstoff gefertigt, der sich nicht zersetzt, wenn er Wasserstoffperoxiddampf ausgesetzt wird. Der bevorzugte Werkstoff für die Runddichtringe ist Viton TM, ein Polymer, das von DuPont hergestellt wird. Die Verwendung der optischen Fenster muß Vorkehrungen einschließen, um bei den während des Betriebs erwarteten Konzentrationsniveaus ihre Temperatur über der Kondensationsschwelle für das Gemisch aus Wasserstoffperoxid und Wasser zu halten. Bei dieser Ausführung befinden sich die optischen Fenster in thermischem Kontakt mit dem wärmestabilisierten Lampengehäuse 90, um ihre Temperatur aufrechtzuerhalten.
Der optische Strahlungsdetektor 60 wird in dem wärmestabilisierten Detektorgehäuse 100 untergebracht. Das optische Fenster 94 und der Runddichtring 96 trennen den optischen Strahlungsdetektor von der Sterilisationskammer mit einer hermetischen Dichtung. Ein optionales optisches Bandpaßfilter 52 kann zwischen dem optischen Strahlungsdetektor 60 und dem optischen Fenster 94, wie in 7 zu sehen ist, oder als Alternativlösung zwischen der ultravioletten Lichtquelle 30 und dem optischen Fenster 94 am anderen Ende des optischen Weges eingebaut werden. Das optische Bandpaßfilter ermöglicht die Übertragung optischer Strahlung in einem besonderen Wellenlängenbereich und fängt gleichzeitig alle anderen Wellenlängenkomponenten ab.
Die Detektorleiterplatte 62 schließt den optischen Strahlungsdetektor 60 ein und wird am wärmestabilisierten Detektorgehäuse 100 mit Klemmschrauben 102 befestigt. Die Detektorleiterplatte 62 wird elektrisch mit dem optischen Strahlungsdetektor 60 verbunden. Der Strom zum Spannungsverstärker 70 wird an die Detektorleiterplatte 62 angeschlossen, um das Signal vom optischen Strahlungsdetektor 60 vor der Verarbeitung in der Umsetz- und Anzeigeelektronik 80 umzuwandeln.
7 zeigt ein alternatives Verfahren zur Bildung eines optischen Weges 40 und zur Befestigung des wärmestabilisierten Lampengehäuses 90 und des wärmestabilisierten Detektorgehäuses 100 an der Sterilisationskammer 20. Bei diesem Verfahren wird ein Befestigungsloch 42 durch die Wand der Sterilisationskammer 20 gebohrt, und das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 und das wärmestabilisierte Detektorgehäuse 100 werden anstatt am Aluminiumflansch 24 direkt an der Wand der Sterilisationskammer befestigt. Der Runddichtring 96 wird zwischen die Wand der Sterilisationskammer und das optische Fenster 94 gelegt, um eine hermetische Abdichtung zu gewährleisten. Die Schrauben 92 passen in die Gewindelöcher in der Wand der Sterilisationskammer, um das wärmestabilisierte Lampengehäuse und das wärmestabilisierte Detektorgehäuse sicher an der Wand der Sterilisationskammer zu befestigen. Wenn entweder das wärmestabilisierte Lampengehäuse oder das wärmestabilisierte Detektorgehäuse an einer flachen Wand der Sterilisationskammer befestigt werden soll, wird das in 7 abgebildete Befestigungsverfahren bevorzugt. Das in 6 abgebildete Befestigungsverfahren unter Verwendung eines Aluminiumflansches 24 kann auch angewendet werden. Es wird aber nicht bevorzugt, wenn die optischen Gehäuse an einer flachen Wand der Sterilisationskammer befestigt werden. Falls sowohl das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 als auch das wärmestabilisierte Detektorgehäuse 100 an flachen Wänden der Sterilisationskammer mit dem in 7 abgebildeten Verfahren befestigt werden sollen, um einen optischen Weg 40 zu bilden, müssen sich die beiden Befestigungslöcher 42 in den gegenüberliegenden Wänden der Sterilisationskammer befinden, wobei die beiden Wände, in die die Befestigungslöcher gebohrt werden, parallel verlaufen müssen. Die beiden Befestigungslöcher müssen außerdem genau ausgerichtet sein, so daß ein optischer Weg 40 zwischen den beiden Löchern existiert. Der optische Weg wird durch den ultravioletten Lichtweg zwischen der ultravioletten Lichtquelle 30 und dem optischen Strahlungsdetektor 60 bestimmt.
Einige der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfordern die Verwendung von mehr als einem optischen Weg. Jedes der beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann genutzt werden, um zusätzliche optische Wege zu bilden.
Ein weiteres bevorzugtes Befestigungsverfahren für optische Gehäuse verwendet das in 6 abgebildete Befestigungsverfahren mit dem Aluminiumflansch 24 an einem Ende des optischen Weges 40 sowie das in 7 abgebildete Befestigungsverfahren mit dem Befestigungsloch 42 an dem anderen Ende. Das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 wird entweder an dem Aluminiumflansch 24 oder an dem Befestigungsloch 42 befestigt, und das wärmestabilisierte Detektorgehäuse 100 wird an jeder anderen Vorrichtung befestigt, die nicht für die Befestigung des wärmestabilisierten Lampengehäuses genutzt wird. Jedes der beschriebenen Befestigungsverfahren für die optischen Geräte, die den optischen Weg 40 zwischen der ultravioletten Lichtquelle 30 und dem optischen Strahlungsdetektor 60 bilden, kann als Teil der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung genutzt werden. Andere geeignete Befe stigungsverfahren können als Bestandteil der vorliegenden Erfindung auch zur Anwendung kommen.
Keines der beschriebenen Befestigungsverfahren für die optischen Geräte, wie z. B. die ultraviolette Lichtquelle und den optischen Strahlungsdetektor, schließt Fokussiereinrichtungen, wie z. B. Linsen, ein, obwohl die Verwendung von Fokussiereinrichtungen wie Linsen, Bestandteil der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die Verwendung von Fokussiereinrichtungen ist aber kein Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform, da die optische Justierung nicht von so entscheidender Bedeutung ist, wenn man keine Fokussiereinrichtungen verwendet. Bei einem Verzicht auf die Verwendung von Fokussiereinrichtungen ist der Durchmesser des Lichtstrahls aus der ultravioletten Lichtquelle weitaus größer als die Größe des empfangenden optischen Strahlungsdetektors am anderen Ende des optischen Weges. Die vorliegende Erfindung wird daher nicht beeinträchtigt, wenn entweder die ultraviolette Lichtquelle oder der optische Strahlungsdetektor ohne Justierung hergestellt oder zusammengebaut wird. Aber ein System, das Fokussiereinrichtungen wie Linsen enthält, wäre durch Störeffekte an den optischen Geräten leichter zu beeinträchtigen. Die ultraviolette Lichtquelle 30 wird vorzugsweise elektrisch an einen stromregulierenden Lampentreiber 50 angeschlossen. Denn der Betrieb mit einem regulierenden Konstantstromtreiber ermöglicht eine stabile ultraviolette Lichtleistung der Lampe. Bei der vorliegenden Erfindung ist es im Interesse der Erzielung genauer Ergebnisse erforderlich, daß die optische Leistung der Lichtquelle während des Betriebs konstant bleibt.
Stromregulierender Lampentreiber
Die ultraviolette Lichtquelle 30 wird vorzugsweise elektrisch an einen stromregulierenden Lampentreiber 50 angeschlossen. Der Betrieb mit einem regulierenden Konstantstromtreiber ermöglicht eine stabile ultraviolette Lichtleistung der Lampe. Bei der vorliegenden Erfindung ist es im Interesse der Erzielung genauer Ergebnisse erforderlich, daß die optische Leistung der Lichtquelle während des Betriebs konstant bleibt.
Dieses Gerät ist eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung. Viele Lampen werden mit einem spannungsregulierenden Lampentreiber angetrieben. Wenn die ultraviolette Lichtquelle mit dem stromregulierenden Lampentreiber angetrieben wird, ist das ausgestrahlte Licht der ultravioletten Lichtquelle stabiler, als wenn sie mit einem spannungsregulierenden Lampentreiber angetrieben wird. Die Verwendung des stromregulierenden Lampentreibers ist deshalb Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Schaltplan für den stromregulierenden Lampentreiber ist in 8 abgebildet. Zusätzlich zur Regelung der Strommenge für die ultraviolette Lampe ermöglicht der Lampentreiber die erhöhte Klemmenspannung, die für die Zündung der Lampe erforderlich ist, bevor sie in eine gleichbleibende oder konstante Strombetriebsart übergeht. Die Schaltung ermöglicht auch eine digitale Steuerung des optischen Zustands der Lampe, d. h. entweder ein- oder ausgeschaltet.
Optischer Strahlungsdetektor
Nachdem die ultraviolette Strahlung von der ultravioletten Lichtquelle die Probe passiert hat, wird sie mit dem optischen Strahlungsdetektor 60 empfangen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der optische Strahlungsdetektor ein optischer Detektor, der für den Empfang ultravioletten Lichtes geeignet ist. Obwohl viele geeignete Detektoren zur Verfügung stehen, ist der in dem vorliegenden System verwendete Detektor ein Siliziumphotodioden-Detektor mit einer Wirkfläche von 5,8 × 5,8 mm. Der Detektor ist in einem TO-8-Gehäuse mit Quarzfenster untergebracht. Geeignet sind auch andere Detektoren, zu denen CCD-Anordnungen, Photodiodengruppen und Photovervielfacherröhren gehören.
Detektions-/Signalverarbeitungselektronik
Nachdem die ultraviolette Strahlung vom optischen Strahlungsdetektor empfangen worden ist, muß das Detektorsignal verarbeitet werden. Die Detektions- und Signalverarbeitungselektronik ist in 9 abgebildet.
Bewegbare Gaszelle
Bei allen oben genannten Ausführungsformen ist sowohl die ultraviolette Lichtquelle 30 als auch der optische Strahlungsdetektor 60 an einer Stelle an den Wänden der Sterilisationskammer 20 befestigt. Das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 und das wärmestabilisierte Detektorgehäuse 100 werden am Aluminiumflansch 24 befestigt, wie in 6 abgebildet, oder sie werden direkt an der Wand der Sterilisationskammer im Befestigungsloch 42 befestigt, wie in 7 abgebildet. Die Verlegung des wärmestabilisierten Lampengehäuses 90 oder des wärmestabilisierten Detektorgehäuses 100 auf eine andere Position in der Sterilisationskammer würde die Hinzufügung von Aluminiumflanschen 24 oder Befestigungslöchern 42 zur Sterilisationskammer an Stellen erforderlich machen, die einen optischen Weg bilden, der durch den zu überwachenden Bereich hindurchgeht. Die Hinzufügung eines Aluminiumflansches oder eines Befestigungsloches macht eine umfangreiche Bearbeitung und/oder Schweißarbeit erforderlich. Selbst wenn die Sterilisationskammer mit zusätzlichen Aluminiumflanschen oder Befestigungslöcher versehen wurde, können die Geräte, die zwecks Sterilisation in die Sterilisationskammer eingeführt werden, den optischen Weg 40 versperren und somit die Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf verhindern. Deshalb ist ein flexibleres Verfahren für den Einbau der optischen Geräte wünschenswert, um Messungen der Konzentrationen an Wasserstoffperoxiddampf an verschiedenen Stellen innerhalb der Sterilisationskammer zu ermöglichen, ohne umfangreiche Veränderungen an der Sterilisationskammer vornehmen zu müssen.
10 zeigt eine graphische Darstellung der bewegbaren Gaszelle 120 und der dazugehörigen Geräte zur Bestimmung des Wasserstoffperoxiddampfs an verschiedenen Stellen im gesamten Bereich der Sterilisationskammer. Eine ultraviolette Glühlampe 122 und ein Detektor 124 befinden sich in einem Lampen- bzw. Detektorgehäuse 126. Ein Ende des ersten Lichtwellenleiters 128 wird an der ultravioletten Glühlampe 122 befestigt. Das andere Ende des ersten Lichtwellenleiters 128 wird an das erste Ende der bewegbaren Gaszelle 120 angeschlossen, so daß das Licht von der ultravioletten Glühlampe 122 durch den ersten Lichtwellenleiter 128 in die bewegbare Gaszelle geleitet wird und sich entlang der Zelle ausbreitet. Ein Ende des zweiten Lichtwellenleiters 130 wird am Detektor 124 befestigt. Das andere Ende des zweiten Lichtwellenleiters 130 wird am zweiten Ende der bewegbaren Gaszelle so angebracht, daß das Licht vom ersten Lichtwellenleiter 128 entlang der bewegbaren Gaszelle 120 übertragen und durch den zweiten Lichtwellenleiter 130 empfangen wird. Der zweite Lichtwellenleiter 130 überträgt das empfangene Licht zum Detektor 124, wo das empfangene Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das elektrische Signal aus dem Detektor 124 wird an den Strom-Spannungs-Verstärker 70 und dann zur Umsetz- und Anzeigeelektronik 80 gesandt. Die Enden der beiden Lichtwellenleiter 128 und 130 werden so orientiert und ausgerichtet, daß die bewegbare Gaszelle 120 einen optischen Weg 40 mit einer feststehenden optischen Länge zwischen den Enden der Lichtwellenleiter 128 und 130 bildet. Die bewegbare Gaszelle 120 enthält Öffnungen, so daß der Innenraum der bewegbaren Gaszelle in Fließverbindung mit der Atmosphäre der Sterilisationskammer steht, so daß das Gas in der bewegbaren Gaszelle repräsentativ für das Gas im unmittelbaren Bereich in der Sterilisationskammer ist.
Die bewegbare Gaszelle ist aus Werkstoffen gefertigt, die mit Wasserstoffperoxidgas nicht reagieren. Zu diesen Werkstoffen gehören Aluminium T6061, Edelstahl der Güteklasse 300, Teflon (TM) oder Glas. Um die Flexibilität zu gewährleisten, besteht der Wirkbereich der Lichtwellenleiter 128 und 130 aus einem Bündel kleinerer Fasern 132, typischerweise von 100 × 10^–6 Meter bis 1500 × 10^–6 Meter, am besten aber 100 × 10^–6 Meter im Durchmesser. Diese kleineren Fasern 132 werden so angeordnet, daß sie, wie in 11C abgebildet, ein Faserbündel 134 mit einem größeren Wirkbereich von 0,25 mm bis 12,7 mm (0,010 Zoll und 0,5 Zoll) im Durchmesser bilden, am besten aber mit einem Durchmesser von 3,2 mm (0,125 Zoll). Der kleinere Kern der Faser ist aus Quarz gefertigt, das zur optischen Übertragung im ultravioletten Bereich geeignet ist. Jede einzelne kleinere Faser wird wegen ihrer optischen Eigenschaften mit einem Überzug aus fluordotiertem Silizium versehen und mit einem Polyimid beschichtet, um so die Festigkeit der Faser zu erhöhen. Diese Polyimidbeschichtung reagiert allerdings mit Wasserstoffperoxid. Wegen dieser Reaktion ist es erforderlich, den Kontakt der Faserbeschichtung mit Wasserstoffperoxid in der überwachten Kammer zu unterbinden. Dafür wird ein Isolierschlauch aus Teflon (TM) 136 rund um das Faserbündel 134 innerhalb des Raumes befestigt, der sich zwischen dem Faserbündel 134 und dem abschließenden äußeren Schutzmantel 138 aus Edelstahl befindet. Die 11B und 11C zeigen, wie die kleineren Fasern 132 zusammengebündelt werden, um ein Faserbündel 134 zu bilden, und mit dem Isolierschlauch 136 aus Teflon (TM) sowie dem abschließenden Schutzmantel 138 aus Edelstahl überzogen werden. In der 11B wird das Faserbündel 134 wegen der kombinierten quarz- und fluordotierten Kerne mit einem Glaskode abgebildet. Die Lichtwellenleiter 128 und 130 haben vorzugsweise eine Länge von 0,5 bis 20 Meter, können aber auch bis zu mindestens 200 Meter lang sein. Am meisten ist eine Länge der Lichtwellenleiter von 1 Meter bevorzugt.
Bei anderen Ausführungsformen kann die bewegbare Gaszelle Reflektions- oder Refraktionsoptiken enthalten, um die optische Strahlung auf einen Weg zu lenken, so daß die effektive freie Weglänge der optischen Strahlung erhöht wird, während die geometrischen Abmessungen der Zelle nicht vergrößert werden. Andere Ausführungsformen der bewegbaren Gaszelle schließen alle Ausführungsformen der verschiedenen Formen von Spektralphotometern ein, die weiter unten im Detail behandelt werden, einschließlich des Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometers, des Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometers mit Interferenzlichtfilter, des Doppelstrahl-Ultraviolettspektralphotometers sowie der Variationen dieser Ausführungsformen.
Die Anwendung der bewegbaren Gaszelle wird in 12 gezeigt. Die Gaszelle 120 ist in der Sterilisationskammer 20 auf einem Gerätegestell 140 zu sehen. Das Lampen- bzw. Detektorgehäuse 126 wird durch eine KF-artige Vakuumarmatur in der Sterilisationskammer befestigt, und zwar an jeder Stelle, die den normalen Betrieb des Sterilisationsapparates nicht behindert. 12 zeigt für die bewegbare Gaszelle eine alternative Konfiguration, bei der die beiden Lichtwellenleiter 128 und 130 in einer Hülle untergebracht sind und somit in der Figur nicht sichtbar sind. Die ultraviolette Glühlampe 122 wird vorzugsweise an den stromregulierenden Lampentreiber 50 angeschlossen, und der Detektor 124 wird an den Strom-Spannungs-Verstärker 70 sowie an die Umsetz- und Anzeigeelektronik 80 angeschlossen. Durch die Verwendung dieser Konfiguration kann die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oben auf dem Gerätegestell 140 mit der bewegbaren Gaszelle 120 durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmt werden. Es wäre fast unmöglich, optische Geräte äußerlich in einer in den 6-7 gezeigten Weise oder in der Art und Weise anzubringen, wie sie bei anderen Ausführungsformen einer äußerlichen Befestigung üblich ist, um eine Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf im Bereich des Gerätegestells vorzunehmen. Es ist fast sicher, daß entweder das Gerätegestell 140 oder die zur Sterilisation auf das Gestell gelegten Geräte den optischen Weg 40 zwischen der ultravioletten Lichtquelle 30 und dem optischen Strahlungsdetektor 60 versperren würden.
Das vorliegende Verfahren zur Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in der Dampfphase ist eine spektralphotometrische Bestimmung, die die ultraviolette Lichtquelle 30 und den optischen Strahlungsdetektor 60 nutzt, um die Absorption A im ultravioletten Bereich zu messen. Obwohl der ultraviolette Bereich sich von 4 bis 400 nm (Nanometer) erstreckt, absorbiert die Luft das ultraviolette Licht unterhalb von ca. 200 nm. Der ultraviolette Bereich unterhalb von 200 nm wird darum der extreme ultraviolette Bereich genannt, und die Luft muß aus der Vorrichtung entfernt werden, um in diesem Bereich arbeiten zu können. Der Bereich von 200 bis 300 nm ist der ferne ultraviolette Bereich und der Bereich von 300 bis 400 nm ist der nahe ultraviolette Bereich. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine ultraviolette Lichtquelle bevorzugt, die im nahen oder fernen ultravioletten Bereich, d. h. von 200 bis 400 nm, arbeitet.
Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf wird unter Anwendung des Beer'schen Gesetzes berechnet, das besagt, daß A = εlc ist, wobei ε der spektrale Absorptionskoeffizient eines Stoffes bei der gemessenen Wellenlänge, 1 die Probenlänge und c die Konzentration des Stof fes ist, der in der Probe gemessen wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Probenlänge die Länge des optischen Weges 40. Das Beer'sche Gesetz geht von der Annahme aus, daß das Licht monochromatisch ist, d. h. daß es eine einzige Wellenlänge hat.
Die Konzentration kann aber auch aus einer Kalibrationskurve der Absorption, aufgetragen über der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf, bestimmt werden. Das Verfahren für den Erhalt dieser Kalibrationskurve wird im nachstehenden Beispiel 1 beschrieben.
Es gibt mindestens zwei Komplikationsfaktoren bei der Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf auf spektralphotometrische Weise. Erstens leistet jeder Stoff, der bei der ausgewählten Wellenlänge absorbiert, einen Beitrag zur Absorption und stört somit die Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf. Zweitens strahlt die ultraviolette Lichtquelle 30 Licht nicht mit einer einzigen Wellenlänge aus. Das Emissionsspektrum der ultravioletten Lichtquelle hängt von der Art der ultravioletten Lichtquelle ab. Die Emissionsspektren können breit sein oder mehrere Spitzenwerte haben. Infolgedessen kann es zu Abweichungen vom Beer'schen Gesetz kommen. Die vorliegende Erfindung wendet mehrere unterschiedliche Verfahren an, die beide Probleme auf ein Minimum reduzieren können. Zuerst wird das Problem der Störbeeinflussungen erörtert.
Die vorhergehende Erfindung analysiert Wasserstoffperoxid spektralphotometrisch mit einer Lichtquelle im nahen Infrarotbereich (NIR). Wasserstoffperoxid hat ein starkes Absorptionsmaximum, dessen Mitte sich im NIR-Bereich bei annähernd 1429 nm befindet. Auch Wasser hat eine Absorption im gleichen Bereich. Folglich besteht eine Störbeeinflussung zwischen den Maximalwerten des Wasserstoffperoxids und Wassers, da die Absorption bei 1420 nm auf eine Kombination aus Wasserdampf und Wasserstoffperoxiddampf zurückzuführen ist. Bei der vorhergehenden Erfindung wird die Wasserkonzentration in der Probe spektralphotometrisch in einem anderen NIR-Bereich bestimmt, in dem das Wasserstoffperoxid kein Absorptionsmaximum hat, und der Beitrag zur Absorption bei 1420 nm aus der bestimmten Wasserkonzentration wird von der Gesamtabsorption bei 1420 nm subtrahiert, um die durch das Wasserstoffperoxid bedingte Absorption festzustellen. Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf kann dann unter Nutzung der korrigierten Absorption und des Beer'schen Gesetzes berechnet werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird statt einer NIR-Lichtquelle eine ultraviolette Lichtquelle benutzt. Das Absorptionsspektrum des Wasserstoffperoxiddampfs im ultravioletten Bereich wird in 13 gezeigt. Die Absorptionsbande erstreckt sich weitgehend von 190 bis 300 nm. Wasserdampf absorbiert in diesem Bereich nicht. Deshalb muß auch nicht die durch das Wasser bedingte Absorption von der Absorption des Wasserstoffperoxids subtrahiert werden wie bei der vorhergehenden Erfindung, da es keine Störbeeinflussung zwischen den beiden Verbindungen im ultravioletten Bereich gibt. Die Verwendung einer ultravioletten Lichtquelle anstelle einer NIR-Lichtquelle ist eine große Verbesserung der vorliegenden Erfindung gegenüber der vorhergehenden Erfindung. Die Datenanalyse ist einfacher, und die Elektronik kann einfacher und weniger kostspielig sein.
Es besteht aber eine restliche Störbeeinflussung der Absorption des Wasserstoffperoxids im ultravioletten Bereich. Viele organische Moleküle haben breite, intensive Absorptionsmaxima im ultravioletten Bereich. Infolge der Entgasung oder Anwesenheit organischer Lösungsmittel können in der Sterilisationskammer organische Moleküle vorkommen. Es ist schwer, die Konzentration an organischen Molekülen zu bestimmen und ihren Beitrag zur Absorption im ultravioletten Bereich unter Verwendung eines Verfahrens zu subtrahieren, das der vorhergehenden Erfindung aus zwei Gründen ähnlich ist. Erstens sind die Absorptionsmaxima sowohl des Wasserstoffperoxids als auch der organischen Moleküle im ultravioletten Bereich sehr breit. Es ist sehr schwer oder unmöglich, einen Bereich des ultravioletten Spektrums zu finden, in dem sich die Maxima nicht überlappen. Man kann ohne weiteres die Konzentration der organischen Moleküle unter Nutzung sich nicht überlappender Maxima bestimmen, wie bei der vorhergehenden Erfindung. Zweitens hat jedes organische Molekül ein unterschiedliches Absorptionsmaximum mit einem unterschiedlichen spektralen Absorptionskoeffizienten. Wenn man nicht weiß, welches organische Molekül vorliegt, weiß man auch nicht, welche Korrektur an der ultravioletten Absorption erfolgen sollte. Es ist deshalb schwer, die Absorption des Wasserstoffperoxids im ultravioletten Bereich hinsichtlich des Beitrags zu korrigieren, der durch die organischen Moleküle bedingt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Störbeeinflussung durch die organischen Moleküle durch die Evakuierung der Sterilisationskammer über den Auslaßkanal 46 beseitigt, und zwar unter Nutzung der Vakuumpumpe 110 bis ein Vakuum von 67 Pa (500 Millitorr) erreicht ist. Dieses Vakuum kann von 0 bis 6,7 MPa (0 bis 50 Torr) reichen, wobei der Bereich von 0 bis 1,33 Pa (0 bis 10 Torr) noch mehr bevorzugt ist und der Bereich von 0 bis 133 Pa (0 bis 1 Torr) am meisten bevorzugt ist. An diesem Punkt kann das Hochfrequenzplasma eingelassen werden, um den gesamten verbliebenen Wasserstoffperoxiddampf in Wasser und Sauerstoff aufzuspalten. Dafür kann es erforderlich sein, das Plasma 1 bis 15 Minuten wirken zu lassen. An diesem Punkt kann die Vakuumpumpe dann fortfahren, die Kammer bis auf den gewünschten Startdruck zu evakuieren, am besten von 0 bis 133 Pa (0 bis 1 Torr). Dann wird die Absorption des augenblicklichen Zustands der Kammer gemessen. Das ist dann der als Grundlinie dienende Bezugspunkt. Er legt eine Grundlinie für das System fest, so daß ein über dem Grundlinienbezugspunkt liegendes Signal auf eine absorbierende Spezies im optischen Weg zurückzuführen ist.
Um zu bestätigen, daß alle potentiellen Quellen eines störenden Gases, die vor der Einspritzung von Wasserstoffperoxid in der Kammer vorhanden sein können, keinen störenden Einfluß auf die Messung des Wasserstoffperoxids ausüben, wird der Absorptionsanzeigewert 5 bis 60 Sekunden lang beobachtet. Während dieses Zeitraums wird das Drosselventil geschlossen, und sowohl der Druck als auch die Absorption werden aufgezeichnet. Sollte sich die Absorption um einen Wert verändern, der größer als ein vorbestimmtes Maximum ist, wird das System für instabil erklärt, und eine weitere Hochvakuumbehandlung oder ein Hochfrequenzplasma kann möglicherweise erforderlich sein. Das kann vorkommen, wenn die zu sterilisierende Beschickung ein Gas freisetzt, das z. B. auch bei der Meßwellenlänge absorbiert.
Das vorhergehende System evakuiert die Sterilisationskammer nur bis auf einen Druck von 2 bis 7 MPa (20 Torr) oder weniger, wenn es einen Grundlinienbezugspunkt erreicht. Die Evakuierung des Systems bis auf einen geringeren Druck von 67 Pa (500 Millitorr) bei der vorliegenden Erfindung entfernt mehr organische Moleküle, wodurch das Ausmaß der Störbeeinflussung der Absorptionsbande des Wasserstoffperoxids reduziert wird. Die Evakuierung auf 2 bis 7 MPa (20 Torr) entfernt 97 % der Atmosphäre. Die Evakuierung auf 67 Pa (500 Millitorr) entfernt 99,93 % der Atmosphäre, d. h. bedeutend mehr als bei der vorhergehenden Erfindung. Einige organische Moleküle haben starke Absorptionsmaxima im ultravioletten Bereich, und selbst eine kleine Menge zurückbleibender organischer Verbindungen könnten die Bestimmung des Wasserstoffperoxiddampfs stören.
Der Erfolg der vorliegenden Erfindung bei der Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxid durch die Nutzung einer ultravioletten Lichtquelle hängt von einer Reihe von Verbesserungen ab, die die Bestimmung praktisch durchführbar machen: 1. Entfernung der störenden organischen Spezies in einem hohen Maße durch die eine Hochvakuumbehandlung von 500 Millitorr und 2. Festlegung einer Nullgrundlinie für das Wasserstoffperoxid durch die Verwendung eines Hochfrequenzplasmas, um den bei oder unter 500 Millitorr vorhande nen Wasserstoffperoxiddampf aufzuspalten. Beide sind Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung und Bestandteil einer Reihe von Verbesserungen der vorliegenden Erfindung.
Die Emissionskennlinien der ultravioletten Lichtquelle sind eine weitere potentielle Komplikation bei der spektralphotometrischen Bestimmung des Wasserstoffperoxids im ultravioletten Bereich. Die ultraviolette Lichtquelle strahlt Licht nicht mit einer einzigen Wellenlänge aus, sondern mit mehreren Wellenlängen. So z. B. wird in 14A das typische Ausgangsspektrum einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe angegeben. Die hauptsächliche Emissionslinie liegt bei 253,7 nm (gewöhnlich aufgerundet auf 254 nm), d. h. in einem Bereich, in dem Wasserstoffperoxid stark absorbiert und Wasser nicht absorbiert. Wie aus 14A zu ersehen ist, gibt es viele weitere Emissionsspitzenwerte, obwohl sie weitaus weniger intensiv sind als der Hauptspitzenwert bei 234 nm. (Es ist zu beachten, daß die Vertikalmaßeinteilung in 14A eine logarithmische Skala ist, und deshalb die kleineren Emissionsspitzenwerte nicht so groß sind, wie sie zuerst scheinen.) Das Emissionsspektrum für eine Deuteriumlampe ist in 14B abgebildet. Die Lampe strahlt Licht in einer breiten Bande im ultravioletten Bereich aus, die sich von weniger als 200 nm bis ca. 350 nm erstreckt mit einem darüber hinausgehenden Impulsschwanz. Die mehrfachen Emissionsspitzenwerte der Niederdruck-Quecksilberdampflampe und die breite Emissionsbande der Deuteriumlampe können zu Abweichungen vom Beer'schen Gesetz führen. Die vorliegende Erfindung hält Mittel bereit, um die Auswirkungen der Tatsache, daß die ultraviolette Lichtquelle nicht monochromatisch ist, auf ein Minimum zu reduzieren.
Bei der einfachsten Ausführungsform dieser Erfindung wird das vollständige Spektrum der ultravioletten Lichtquelle 30 durch den optischen Strahlungsdetektor 60 empfangen. Das Strahlungsspektrum wird nur durch die Spektralcharakteristik der optischen Fenster und den optischen Strahlungsdetektor begrenzt. Diese Ausführungsform kann als Einzelstrahl-Ultraviolettspektralphotometer bezeichnet werden. Die vom optischen Strahlungsdetektor empfangene Strahlung wird in Bezug auf ihren wellenlängenabhängigen Quantenwirkungsgrad einbezogen. Das Output des optischen Strahlungsdetektors ist somit eine Summierung der Photonenzahl für jede spektrale Wellenlänge, die den Detektor erreicht, multipliziert um den Quantenwirkungsgrad des Strahlungsdetektors bei dieser spezifischen Wellenlänge. In Abhängigkeit von der Spektralcharakteristik der ultravioletten Lichtquelle kann das Output des optischen Strahlungsdetektors durch eine Gruppe von Wellenlängen, die durch den Was serstoffperoxiddampf auf dem optischen Weg absorbiert werden, und durch andere Wellenlängen bedingt sein, die durch den Wasserstoffperoxiddampf auf dem optischen Weg nicht absorbiert werden. Was die Ausgangsreaktion des Systems anbetrifft, ist festzustellen, daß die nichtabsorbierenden Wellenlängen im System als Streulicht wirken und die Messung der echten Absorption einschränken, was zu Abweichungen vom Beer'schen Gesetz führt. Das kann möglicherweise kein Problem sein, wenn es eine richtige Kalibrierung der Umsetzung zwischen Absorption und Konzentration an Wasserstoffperoxid für die zum Einsatz kommende besondere optische Quelle gibt. Die langfristige Genauigkeit dieser Vorgehensweise hängt von der Stabilität der spektralen Intensitätsgrade der ultravioletten Lichtquelle und der Reaktion des optischen Strahlungsdetektors ab. Besonders die Gesamtmenge des nichtabsorbierenden Lichtes, das vom optischen Strahlungsdetektor umgewandelt wird, muß im Laufe der Zeit konstant bleiben. Die Reaktion des optischen Strahlungsdetektors wird aber von Temperaturänderungen beeinträchtigt. Deshalb müssen Temperaturänderungen auf ein Minimum reduziert werden. Die vorliegende Erfindung hält Mittel bereit, um Veränderungen sowohl im Ausgangsspektrum der ultravioletten Strahlungsquelle als auch bei der Reaktion des optischen Strahlungsdetektors in Bezug auf Zeit und Temperatur auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Stabilität des Outputs der ultravioletten Strahlungsquelle wird in zweierlei Hinsicht gewährleistet. Erstens wird bei der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung die Stromversorgung statt mit dem konventionellen spannungsregulierenden Lampentreiber mit dem stromregulierenden Lampentreiber 50 angetrieben. Bei einer Steuerung durch den stromregulierenden Lampentreiber ist das Ausgangsspektrum der ultravioletten Lichtquelle stabiler als im Falle der Steuerung durch einen spannungsregulierenden Lampentreiber. Die Stabilität der ultravioletten Lichtquelle ist bei allen Ausführungsformen des Einzelstrahl-Ultraviolettspektralphotometers von Bedeutung, aber besonders wichtig ist sie bei der Ausführungsform des Einzelstrahl-Spektralphotometers, bei dem das vollständige Spektrum der ultravioletten Lichtquelle durch den optischen Strahlungsdetektor empfangen wird, da jede Veränderung der Ausgangsquelle die Gültigkeit der Kalibrierung zwischen der Absorption und Konzentration des Wasserstoffperoxids beeinträchtigt. Die Verwendung des stromregulierenden Lampentreibers zur Stabilisierung der ultravioletten Strahlungsquelle ist eine der wichtigen Verbesserungen der vorliegenden Erfindung und ist Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform.
Die zweite Möglichkeit zur Optimierung der Stabilität der ultravioletten Lichtquelle besteht in der Minimierung der Temperaturänderungen, denen die Lichtquelle ausgesetzt ist. Das Ausgangsspektrum sowohl der Deuteriumlampe als auch der Niederdruck-Quecksilberdampflampe verändert sich mit der Temperatur. Die Temperaturänderungen, denen die ultraviolette Lichtquelle ausgesetzt ist, sollten deshalb auf ein Minimum reduziert werden.
Die Art und Weise der Befestigung der ultravioletten Lichtquelle 30 an der Sterilisationskammer reduziert die Temperaturänderungen schon an sich auf ein Minimum. Folglich wird die ultraviolette Lichtquelle in das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 eingesetzt. Das wärmestabilisierte Lampengehäuse wiederum wird direkt an der Wand der Sterilisationskammer 20 mittels des Befestigungsloches 42 befestigt oder indirekt mit Hilfe des Aluminiumflansches 24. Die Sterilisationskammer ist groß und sehr schwer. Die Sterilisationskammer, das wärmestabilisierte Lampengehäuse und der Aluminiumflansch werden normalerweise alle aus Aluminium gefertigt, einem stark wärmeleitenden Metall. Das wärmestabilisierte Lampengehäuse 90 befindet sich in direktem thermischem Kontakt mit einer großen Masse stark leitenden Aluminiummetalls, nämlich der Sterilisationskammer 20. Die Sterilisationskammer wirkt deshalb als eine große Wärmeableitvorrichtung zur Stabilisierung der Temperaturen sowohl des wärmestabilisierten Lampengehäuses als auch der ultravioletten Lichtquelle. Die hohe thermische Stabilität der ultravioletten Lichtquelle infolge ihrer Befestigungsart an der Sterilisationskammer ist eine wichtige Verbesserung der vorliegenden Erfindung und ein Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform.
Die Reaktion des optischen Strahlungsdetektors ist auch temperaturabhängig. Für die Aufrechterhaltung der Reaktionsstabilität des Detektors kommt es deshalb darauf an, den optischen Strahlungsdetektor auf einer konstanten Temperatur zu halten. Ebenso wie im Falle des wärmestabilisierten Lichtquellengehäuses befindet sich aucqh das wärmestabilisierte Detektorgehäuse in direktem thermischem Kontakt mit der massiven Sterilisationskammer. Die Unterbringung des optischen Strahlungsdetektors in dem wärmestabilisierten Detektorgehäuse gewährleistet deshalb eine konstante Temperatur, da es sich in Kontakt mit der großen, wärmeableitenden Sterilisationskammer befindet. Die Temperaturstabilität des optischen Strahlungsdetektors, die durch das Verfahren zu seiner Befestigung an der Sterilisationskammer bedingt ist, stellt eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung dar und ist ein Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform.
Die am meisten bevorzugte Ausführungsform, bei der ein Einzelstrahl-Ultraviolettspektralphotometer zum Einsatz kommt, umfaßt die Verwendung der Niederdruck-Quecksilberlampe als ultraviolette Lichtquelle mit stromregulierendem Lampentreiber sowie die Verwendung des wärmestabilisierten Lampengehäuses und wärmestabilisierten Detektorgehäuses, um die Temperaturstabilität sowohl der ultravioletten Lichtquelle als auch des optischen Strahlungsdetektors aufrechtzuerhalten. Obwohl die Erfindung auch ohne die Nutzung all dieser Verbesserungen in einer Kombination betriebsfähig ist, stellt die Kombination der Verbesserungen die am meisten bevorzugte Ausführungsform dar. Die Niederdruck-Quecksilberlampe als ultraviolette Lichtquelle bildet eine Lichtquelle mit einem starken Emissionshauptspitzenwert bei 254 nm. Da der Emissionsspitzenwert bei 254 nm so stark ist, sind die Abweichungen vom Beer'schen Gesetz infolge der Anwesenheit anderer Emissionsspitzenwerte geringer als bei anderen ultravioletten Lichtquellen mit diffuseren Emissionsspektren. Es besteht folglich bei der Verwendung der Niederdruck-Quecksilberdampflampe ein geringerer Bedarf an Filtern zur Entfernung anderer Wellenlängen als bei anderen ultravioletten Lichtquellen. Das temperaturstabilisierte Lampengehäuse und Detektorgehäuse reduzieren die Temperaturänderungen in der ultravioletten Lichtquelle und im optischen Strahlungsdetektor auf ein Minimum, wodurch auch die Veränderungen im Ausgangsspektrum und bei der optischen Reaktion infolge der Temperatureinflüsse minimiert werden. Die Verwendung des stromregulierenden Lampentreibers gewährleistet zusätzliche Stabilität für das Output der Niederdruck-Quecksilberdampflampe. Die Stabilität des Outputs der ultravioletten Lichtquelle und die Reaktion des optischen Strahlungsdetektors sind besonders wichtig, wenn die Ausführungsform mit dem Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer zum Einsatz kommt, weil es keine Filter oder anderen Mittel für den Ausgleich der Veränderungen in einem von beiden gibt. Die anderen Einsatzverfahren weisen Mittel für einen zumindest teilweisen Ausgleich dieser Veränderungen auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Bandpaßfilter in der Nähe der ultravioletten Lichtquelle oder in der Nähe des optischen Strahlungsdetektors untergebracht. Diese Ausführungsform kann als Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer mit Interferenzfilter bezeichnet werden. Der spezielle Einbauplatz für das optische Bandpaßfilter kann von der Wärmemenge, die von der ultravioletten Lichtquelle erzeugt wird, sowie von der Menge des Streulichts im System abhängen. 6 zeigt eine Version dieser Ausführungsform mit dem optischen Bandpaßfilter 52, das sich in der Nähe des optischen Strahlungsdetektors 60 befindet. Die Konstruktion des optischen Bandpaßfilters ermöglicht die Übertragung der optischen Strahlung in einer kleinen speziellen Bande von Wellenlängen und unterdrückt gleichzeitig alle Komponenten mit anderer Wellenlänge. Das optische Bandpaßfilter ermöglicht, daß der Detektor die optische Strahlung nur von einer ausgewählten Bande von Wellenlängen aus mißt, die durch die Quelle ausgestrahlt und in die Lage versetzt werden, durch das optische Filter hindurchzugehen. Das optische Bandpaßfilter schränkt alle Einflüsse ein, die auf das Streulicht zurückzuführen sind, d. h. die Abweichungen von den echten und gemessenen Absorptionswerten, und es verbessert die dynamische Reichweite des optischen Strahlungsdetektors. Wenn die Übertragungseigenschaften des optischen Bandpaßfilters nur den Durchgang einer bedeutsamen Strahlungsbande ermöglichen, die vom Wasserstoffperoxiddampf absorbiert wird, nähert sich die gemessene Absorption der echten Absorption des Wasserstoffperoxiddampfs bei dieser Wellenlänge. Eine bevorzugte Ausführungsform für den Einsatz als Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer mit Interferenzfilter umfaßt die Anwendung des Niederdruck-Quecksilberlampenlichtes als ultraviolette Lichtquelle, einen stromregulierenden Lampentreiber, ein selektiv für die Wellenlänge von 254 nm wirkendes, optisches Bandpaßfilter (die Primärleitung für die Niederdruck-Quecksilberlampe), ein wärmestabilisiertes Detektorgehäuse und ein wärmestabilisiertes Lampengehäuse. Eine noch stärker bevorzugte Ausführungsform des Einsatzes als Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer mit Interferenzfilter umfaßt die Verwendung einer Deuteriumlampe als ultraviolette Lichtquelle sowie einen stromregulierenden Lampentreiber, ein selektiv für einen schmalen Wellenlängenbereich bei einem Mittelwert von 206 nm wirkendes Bandpaßfilter, ein wärmestabilisiertes Detektorgehäuse und ein wärmestabilisiertes Lampengehäuse.
Durch die Verwendung der Deuteriumlampe mit einem selektiv für ein Licht von 206 nm wirkenden Bandpaßfilter kann der diffuse Ausgangsbereich der Deuteriumlampe auf einen ausgewählten Wellenlängenauswahlbereich verengt werden, wodurch folglich die Abweichungen vom Beer'schen Gesetz auf ein Minimum reduziert werden. Da die Niederdruck-Quecksilberlampe solch einen starken Emissionshauptspitzenwert bei 254 nm hat, ist die Verbesserung durch die Hinzufügung eines optischen Bandpaßfilters zur Niederdruck-Quecksilberlampe geringer als bei der Verwendung einer Deuteriumlampe. Die Verwendung einer Deuteriumlampe mit optischem Überbrückungsfilter, das bei Licht mit einem Mittelwert bei 206 nm selektiv wirkt, stellt darum die am meisten bevorzugte Ausführungsform für ein Einstrahl- Ultraviolettspektralphotometer mit Interferenzfilter dar.
Die Hinzufügung eines optischen Bandpaßfilters bei der Arbeit mit einer Ausführungsform, zu der ein Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer mit Interferenzfilter gehört, reduziert die übertragene Lichtmenge. Das niedrigere Lichtniveau bei der Verwendung eines optischen Überbrückungsfilters macht die Verwendung hoher Detektorverstärkungen erforderlich, die die Temperaturstabilität reduzieren und das Systemrauschen erhöhen. Die Ausführungsform eines Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometers mit einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe wird deshalb normalerweise der Ausführungsform eines Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometers mit Interferenzfilter und Deuteriumlampe vorgezogen, auch wenn beide bevorzugte Ausführungsformen sind.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Verwendung eines einzigen optischen Weges, der Wasserstoffperoxiddampf enthält, auf dem die Absorptionsmessung auszuführen ist, sowie die Verwendung von zwei oder mehreren optischen Strahlungsdetektoren, die mit optischen Bandpaßfiltern ausgestattet sind. Diese Ausführungsform kann als Einstrahl- und Doppelwellenlängenspektralphotometer bezeichnet werden. Zumindest einer der optischen Strahlungsdetektoren wird mit einem optischen Bandpaßfilter oder anderen Mitteln für die Auswahl einer bestimmten Wellenlänge ausgestattet, die vom Wasserstoffperoxiddampf absorbiert wird, der in der Sterilisationskammer vorhanden ist. Ein zweiter optischer Strahlungsdetektor wird mit einem optischen Bandpaßfilter oder anderen Mitteln für die Auswahl einer Wellenlänge ausgestattet, die vom Wasserstoffperoxiddampf oder Wasserdampf in der Sterilisationskammer nicht absorbiert wird. Da das Output des zweiten optischen Strahlungsdetektors nicht vom Wasserstoffperoxiddampf abhängt, repräsentieren die Schwankungen beim Output des zweiten optischen Strahlungsdetektors Veränderungen im optischen Meßsystem. Dazu könnten Instabilitäten der Lichtquelle oder Veränderungen der Leistungsfähigkeit des optischen Strahlungsdetektors gehören. Das Output des optischen Strahlungsdetektors, das auf den Wasserstoffperoxiddampf selektiv wirkt, wird durch das Output des Detektors geteilt, das auf den Wasserstoffperoxiddampf nicht selektiv wirkt, vorausgesetzt, daß ein Absorptionsanzeigewert vorliegt, der von der Schwankung der Lichtquellenintensität unabhängig ist.
Eine weitere Ausführungsform weist zwei selektiv auf den Wasserstoffperoxiddampf wirkende, optische Strahlungsdetektoren und zwei optische Wege auf. Der erste optische Weg und Detektor befinden sich in Fließverbindung mit einer Sterilisationskammer, in der die Menge des eingespritzten Wasserstoffperoxiddampfs zu messen ist, und der zweite optische Weg und Detektor befinden sich nicht in Fließkontakt mit Wasserstoffperoxiddampf der in die Sterilisationskammer eingespritzt wurde. Dieser zweite optische Weg kann eine Referenzmenge des Wasserstoffperoxiddampfs enthalten oder einfach frei von wechselnden Konzentrationen von Absorptionsgasen sein. Das Output des optischen Strahlungsdetektors in Fließverbindung mit der Sterilisationskammer wird durch das Output des Detektors und des optischen Weges geteilt, der sich nicht in Fließkontakt mit der Sterilisationskammer befindet, vorausgesetzt, daß ein Absorptionsanzeigewert vorliegt, der von der Schwankung der Lichtquellenintensität unabhängig ist.
Abwechselnd kann diese Ausführungsform nur einen Strahlungsdetektor, der selektiv auf Wasserstoffperoxiddampf wirkt, und einen Mechanismus für die abwechselnde Auswahl von Licht vom ersten optischen Weg und vom zweiten optischen Weg enthalten, um es dann zum einzigen optischen Strahlungsdetektor zu senden. Bei dieser Ausführungsform wechselt das Output des einzigen optischen Strahlungsdetektors zwischen den beiden optischen Wegen. Da das Output des Detektors sich in einem Takt verändert, muß das Signal in Taktgleichheit mit den wechselnden optischen Wegen gespeichert und gemittelt werden. Das Output des optischen Strahlungsdetektors in Taktgleichheit mit dem ersten optischen Weg wird durch das Output des optischen Strahlungsdetektors in Taktgleichheit mit dem zweiten optischen Weg geteilt, wodurch ein Ergebnis entsteht, das wieder von Schwankungen der Lichtquellenintensität unabhängig ist. Diese Art einer abgetasteten Integration ist dem Fachmann gut bekannt.
Eine Variation dieser Vorgehensweise würde die Verwendung optischer Bandpaßfilter einschließen, die aus den bereits genannten Gründen selektiv auf Wasserstoffperoxid wirken.
Das folgende Beispiel beschreibt ein typisches Verfahren für die Durchführung einer Analyse der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf.
Beispiel 1
Verfahren zur Durchführung einer Anale des Wasserstoffperoxiddampfs

1. Auspumpen
2. RF oder kein RF (in Abhängigkeit davon, ob das Sterilisationsgut einer Erwärmung bedarf oder nicht oder ob absolute Werte (d. h. eine echte Nullgrundlinie) ermittelt werden sollen)
3. Ventilieren
4. Auspumpen
5. Erste Grundlinie ablesen
6. 30 Sekunden warten und zweite Grundlinie ablesen. Auf die Entgasung achten.
7. Wenn stabil, Einspritzung ausführen.

Bei allen Ausführungsformen besteht ein typisches Verfahren für die Durchführung der Analyse des Wasserstoffperoxids in folgendem: Der optische Weg oder die ganze Sterilisationskammer wird bis auf einen Druck von 67 Pa (500 Millitorr) oder noch weniger evakuiert, um den gesamten Wasserstoffperoxiddampf oder andere Absorptionsgase bis zu einem Niveau zu entfernen, das durch den Druck, das Volumen und die Temperatur der Kammer bestimmt wird. Zur Herabsetzung des Wasserstoffperoxids unter die Menge, die bei 67 Pa (500 Millitorr) potentiell vorhanden ist, kann das Hochfrequenzplasma über einen Zeitraum von mehreren Minuten aktiviert werden, um alles noch verbliebene Wasserstoffperoxid aufzuspalten. Dann wird der Gehalt an verbliebenem Wasserstoffperoxid unter dem Auflösungsvermögen des Meßsystems liegen.
In Abhängigkeit von dem speziellen Sterilisationszyklus kann die Kammer an diesem Punkt in die Atmosphäre entgast und wieder auf ein Niveau von 67 Pa (500 Millitorr) evakuiert werden, oder man kann direkt zum Einspritzen von Wasserstoffperoxid übergehen.
Vor der Einspritzung wird das System auf 67 Pa (500 Millitorr) gehalten. Damit wird ein Grundlinienbezugspunkt erreicht, und es wird eine dynamische Überprüfung auf Anwesenheit irgendwelcher Störgase durchgeführt. Die erste Grundlinie steht in Zusammenhang mit dem anfänglich vorhandenen, absorbierenden Wasserstoffperoxid oder den Störgasen in der Probe. Dies erfolgt so, daß die nach den Einspritzungen erzeugten Signale sich auf die Konzentration an eingespritztem Peroxid beziehen und nicht auf das anfänglich vorhandene, absorbierende Wasserstoffperoxid oder die Störgase. Nach 15 bis 30 Sekunden wird eine zweite Grundlinie aufgezeichnet und mit der ersten verglichen. Falls sich die beiden Grundlinien um mehr als einen kleinen Betrag unterscheiden, liegt die Ursache darin, daß das Sterilisationsgut Wasserstoffperoxid oder ein Störgas in den Dampf abführt. Das System wird dann als instabil angesehen.
An diesem Punkt kann die Kammer erneut evakuiert werden, und das Hochfrequenzplasma kann wieder eingelassen werden. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis das System eine stabile Grundlinie erreicht.
Dann wird Wasserstoffperoxid durch den Einlaßkanal 44 für flüssige oder dampfförmige Sterilisierungsmittel eingeleitet, und die Absorption wird auf dem optischen Weg 40 gemessen. Das Wasserstoffperoxid kann als Reinstoff oder mit einem Trägergas, wie z. B. Luft, Stickstoff, Argon, oder mit einem anderen geeigneten Trägergas zugeführt werden. Normalerweise wird Luft bevorzugt. Hitze oder Ultraschall können genutzt werden, um die Verdampfung des Wasserstoffperoxids zu unterstützen. Die gemessene Absorption wird mit einer Kalibrationskurve der Absorption, aufgetragen über der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf verglichen, um die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf auf dem optischen Weg zu erreichen.
Die Kalibrationskurve der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf als Funktion der Absorption kann auf sehr unterschiedliche Art und Weise dargestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren besteht in folgendem: Alle zu sterilisierenden Geräte werden vorzugsweise aus der Sterilisationskammer herausgenommen und die Sterilisationskammer wird auf einen niedrigen Druck evakuiert, der üblicherweise bei 67 Pa (500 Millitorr) oder darunter liegt. Eine abgemessene Menge an Wasserstoffperoxid wird in die Sterilisationskammer eingeleitet, und der Druck in der Kammer wird als Zeitfunktion überwacht. Falls sich der Druck verändert, befindet sich etwas in der Kammer, was den Zerfall des Wasserstoffperoxids katalysiert, oder das System hat ein Leck. Alle verbliebenen Geräte werden dann aus der Sterilisationskammer entfernt, oder das System wird über einen längeren Zeitraum evakuiert, um alles zu entfernen, was den Zerfall des Wasserstoffperoxids katalysieren könnte. Der Prozeß wird solange wiederholt, bis sich der Druck in der Anlage nicht mehr verändert, nachdem Wasserstoffperoxid in die Sterilisationskammer eingeleitet worden ist. An diesem Punkt können Wasserstoffperoxidproben gewogen und über den Einlaßkanal 44 für flüssige oder dampfförmige Sterilisierungsmittel in die Sterilisationskammer eingeleitet werden, um eine Kalibrationskurve zu erzielen. Das Volumen der Sterilisationskammer ist bekannt oder kann unter Verwendung von Verfahren gemessen werden, die dem Fachmann bekannt sind. Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in der Kammer kann dann aus dem bekannten Gewicht des Wasserstoffperoxids und dem bekannten Volumen der Sterilisationskammer errechnet werden.
Die Absorption dieser bekannten Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf wird mit dem System der vorliegenden Erfindung gemessen. Der Prozeß wird mit unterschiedlichen, abgewogenen Mengen an Wasserstoffperoxid wiederholt, um eine Kalibrationskurve der Absorption zu ermitteln, aufgetragen über der Konzentration an Wasserstoffperoxid. Diese Kalibrationskurve dient dem Zweck, die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in der Sterilisationskammer aus der Messung der Absorption nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu ermitteln. Andere Kalibrierverfahren können im Rahmen der Ausführungsform dieser Erfindung auch zur Anwendung kommen.
Dieses Verfahren hängt von der Gesamtmasse des eingespritzten Peroxids ab, das in einem dampfförmigen Zustand vorliegt. Diese Bedingung wird dann erfüllt, wenn die Menge des eingespritzten Peroxids und Wassers unter dem Wert liegt, der für die Kondensation des Peroxids erforderlich ist. Der exakte Wert, bei dem die Kondensation erfolgt, hängt von der prozentualen Konzentration an der Peroxid/Wassermischung und von der Temperatur in der Sterilisationskammer ab.
15 zeigt ein Blockschema für den Regelkreis, der für die Steuerung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in der Sterilisationskammer genutzt wird.
Das Meßsystem wird für die Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxid in der Sterilisationskammer eingesetzt. Ein elektrisches Signal, das die Konzentration darstellt, wird vom Detektor und von der Signalverarbeitungselektronik ausgegeben. Dieser Wert wird zu einer elektrischen oder mechanischen Steuereinrichtung zurückgeleitet. Die Steuereinrichtung hat auch eine Eingabe, die der gewünschten Konzentration in der Sterilisationskammer entspricht. Gestützt auf diese beiden Signale und andere Informationen, über die die Steuereinrichtung hinsichtlich der Sterilisationskammer oder des Sterilisationsguts möglicherweise verfügt, wird eine Bestimmung vorgenommen, um zu ermitteln, wie viel zusätzliches Wasserstoffperoxid in den Einlaßkanal für flüssige oder dampfförmige Sterilisierungsmittel einzuspritzen ist.
Die Steuereinrichtung kann eine proportionale, integrale und differentiale Funktion erfüllen, um die exakte Rate zu bestimmen, mit der Wasserstoffperoxid einzuspritzen ist, ohne eine bestimmte Schwelle zu überschreiten. Diese Funktion wird im allgemeinen als PID bezeichnet und ist dem Fachmann geläufig. Die Steuereinrichtung kann aber auch einfach Wasser stoffperoxid mit einer feststehenden Menge pro Zeiteinheit abgeben und nur dann stoppen, wenn in der Sterilisationskammer das gewünschte Niveau überschritten wird.
Die Steuereinrichtung kann aus einem mit Mikroprozessoren ausgerüsteten elektrischen Gerät und/oder einem analogen elektrischen Schaltungssystem bestehen, das in der Lage ist, die erforderlichen Berechnungen durchzuführen, die für die Bestimmung der Menge an zusätzlichem Wasserstoffperoxid gebraucht werden, das in die Sterilisationskammer einzugeben ist. Die Steuereinrichtung muß auch ein Signal an die Zuführeinrichtung senden, um eine zusätzliche Menge an Wasserstoffperoxid zur Sterilisationskammer abzurufen. Dieser Prozeß wird solange wiederholt, bis die Sollwertkonzentration erreicht ist. An diesem Punkt stoppt die Steuereinrichtung die Freisetzung von Wasserstoffperoxid.
Das folgende Beispiel zeigt die Verwendung der bewegbaren Gaszelle bei der Kartierung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in der gesamten Sterilisationskammer.
Beispiel 2
Verwendung der bewegbaren Gaszelle zur Kartierung der Wasserstoffperoxiddampfkonzentration in einer Sterilisationskammer
Die bewegbare Gaszelle wird in die Sterilisationskammer eingebracht, das Wasserstoffperoxid wird durch den Einlaßkanal 44 für flüssige und dampfförmige Sterilisierungsmittel in die Sterilisationskammer eingeleitet, und die Konzentration an Wasserstoffperoxid wird unter Verwendung der bewegbaren Gaszelle und des erfindungsgemäßen Verfahrens gemessen. Die bewegbare Gaszelle wird in einen anderen Teilbereich der Sterilisationskammer verlegt, und die gleiche Menge an Wasserstoffperoxid wird unter den gleichen Bedingungen in die Sterilisationskammer eingeleitet. Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf wird an der neuen Position der bewegbaren Gaszelle gemessen. Der Prozeß wird wiederholt, indem die bewegbare Gaszelle solange in der Sterilisationskammer umgesetzt wird, bis insgesamt sechs oder mehr Messungen erfolgt sind. Die Konzentrationsverteilung des Wasserstoffperoxiddampfs wird unter Verwendung von Umrißdiagrammen aufgezeichnet, um die Verteilung des Wasserstoffperoxiddampfs in der gesamten Sterilisationskammer zu kartieren.
Das folgende Beispiel zeigt, wie die bewegbare Gaszelle dafür verwendet werden kann, die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in Schalen, Behältern, Lumen etc. zu messen.
Beispiel 3
Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in Schalen Behältern Lumen etc unter Verwendung der bewegbaren Gaszelle
Eine Mischung aus Schalen, Behältern, Lumen und anderen Geräten wird in der Sterilisationskammer untergebracht. Die bewegbare Gaszelle wird in eines der Geräte in der Sterilisationskammer eingebracht, Wasserstoffperoxid wird durch den Einlaßkanal für flüssige oder dampfförmige Sterilisierungsmittel in die Kammer eingespritzt, und die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf wird unter Verwendung der bewegbaren Gaszelle und des erfindungsgemäßen Verfahrens gemessen. Die bewegbare Gaszelle wird in ein zweites Gerät eingebracht, Wasserstoffperoxid wird eingespritzt, und die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf im zweiten Gerät wird unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemessen. Die bewegbare Gaszelle wird erneut in ein anderes Gerät umgesetzt, und der Prozeß wird solange wiederholt, bis die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf in allen Geräten in der Sterilisationskammer gemessen worden ist.
Das folgende Beispiel zeigt die Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bei der Bestimmung der Verdampfungs- und Diffusionsgeschwindigkeiten des Wasserstoffperoxids.
Beispiel 4
Bestimmung der Geschwindigkeit der Verdampfung des Wasserstoffperoxids
Wasserstoffperoxid wird in eine Sterilisationskammer eingespritzt, die mit einem optischen Weg, mit einem Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer und einer Niederdruck-Quecksilberlampe ausgestattet ist. Das Wasserstoffperoxid wird zu einem einzigen Zeitpunkt durch den Einlaßkanal für flüssige oder dampfförmige Sterilisierungsmittel eingespritzt. Die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf wird auf dem optischen Weg als Zeitfunktion überwacht, um die Geschwindigkeit der Verdampfung des Wasserstoffperoxids und die Diffusionsgeschwindigkeit des Wasserstoffperoxiddampfs zu bestimmen.
Das nächste Beispiel zeigt die Anwendung der Gaszelle bei der Bestimmung der Geschwindigkeit der Verdampfung des Wasserstoffperoxids.
Beispiel 5
Bestimmung der Geschwindigkeit der Verdampfung unter Verwendung einer bewegbaren Gaszelle
Der Test aus dem Beispiel 4 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß anstatt des feststehenden Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometers die bewegbare Gaszelle zum Einsatz kommt. Die bewegbare Gaszelle wird an verschiedene Positionen in der Sterilisationskammer umgesetzt, um die relativen Diffusionsgeschwindigkeiten des Wasserstoffperoxiddampfs in der gesamten Sterilisationskammer zu bestimmen.
Das nächste Beispiel zeigt die Anwendung sowohl des Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometers als auch der bewegbaren Gaszelle bei der Messung der Auswirkungen der Beschickung der Kammer.
Beispiel 6
Bestimmung der Auswirkungen von Menge und Konfiguration der Beschickung
Es werden Tests zur Bestimmung der Verdampfungs- und Diffusionsgeschwindigkeiten des Wasserstoffperoxiddampfs in der Sterilisationskammer als Funktion der Menge der zu sterilisierenden Geräte und der Anordnung der Geräte in der Sterilisationskammer durchgeführt. Sowohl das feststehende Einstrahl-Ultraviolettspektralphotometer als auch die bewegbare Gaszelle kommen bei diesen Tests zur Anwendung.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahre^ns zur Bestimmung des Einflusses der Temperatur der Geräte, mit denen die Sterilisationskammer beschickt wird.
Beispiel 7
Bestimmung der Auswirkungen der Gerätetemperatur
Die Tests werden so durchgeführt wie im Beispiel 6 beschrieben mit dem Unterschied, daß die Temperatur der Geräte, mit denen die Sterilisationskammer beschickt wird, verändert wird. Auf diese Weise wird der Einfluß der Gerätetemperatur auf die Verteilung des Wasserstoffperoxiddampfs bestimmt.
Das nächste Beispiel zeigt die Anwendung der bewegbaren Gaszelle bei der Regelung im Regelkreis.
Beispiel 8
Anwendung der bewegbaren Gaszelle für die Regelung im Regelkreis
Die bewegbare Gaszelle wird genauso wie im Beispiel 2 zur Bestimmung der Stelle in der Sterilisationskammer verwendet, die die geringste Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf aufweist. Die bewegbare Gaszelle wird an die Stelle mit der geringsten Konzentration gebracht, und die bewegbare Gaszelle wird als Meßwertgeber benutzt, um die Konzentration an Wasserstoffperoxid in der Sterilisationskammer zu messen. Diese geringste Konzentration wird an eine elektrische oder mechanische Steuereinrichtung zurückgemeldet, die die gemessene Konzentration mit der vorherbestimmten Sollwertkonzentration vergleicht. Gestützt auf diese beiden Signale und andere Informationen, die die Steuereinrichtung zur Sterilisationskammer oder zum Sterilisationsgut erhält, wird bestimmt, wie viel zusätzliches Wasserstoffperoxid in den Einlaßkanal für flüssige oder dampfförmige Sterilisierungsmittel einzuspritzen ist. Wenn die Sollwertkonzentration erreicht ist, stoppt die Steuereinrichtung die Freisetzung von Wasserstoffperoxid. Auf diese Weise wird die Regelung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf im Regelkreis unter Verwendung der bewegbaren Gaszelle als Überwachungseinrichtung gewährleistet, um die Konzentration an Wasserstoffperoxid an einer einzigen Stelle zu regulieren.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder – gas in einem eigenständigen Bereich in der Anwesenheit von Wasserdampf umfassend die Schritte: (a) Evakuierung des eigenständigen Bereichs; (b) Einführung von Wasserstoffperoxid in den eigenständigen Bereich, um eine Probe zu bilden; (c) Messung der Absorption der Probe auf elektromagnetische Strahlung; und (d) Bestimmung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in dieser Probe aus dieser Absorption, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der Probe bei einer Wellenlänge zwischen 200 und 400 Nanometer gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zusätzlich die Einstellung der Konzentration an Wasserstoffperoxid nach dem Schritt d) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Wasserstoffperoxid oder -gas mit einer vorherbestimmten Sollwertkonzentration an Waserstoffperoxid verglichen wird und dadurch, daß das Wasserstoffperoxid inkrementell dem eigenständigen Bereich zugeführt wird, um die Konzentration an Wasserstoffperoxid in dem eigenständigen Bereich zu erhöhen, bis die Sollwertkonzentration erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption bei einer Wellenlänge von 254 Nanometern gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption mit einer Quecksilberlampe gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quecksilberlampe stromreguliert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption bei einer Wellenlänge von 206 Nanometern gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption mit einer Deuteriumlampe gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in der Probe aus der Absorption unter Verwendung des Beer'schen Gesetzes bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Wassertoffperoxiddampf oder -gas in der Probe durch Vergleich der Absorption mit einer Kalibrationskurve der Absorption, aufgetragen über der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas, bestimmt wird.
Vorrichtung zur Messung der Konzentration an Wasserstoffperoxiddampf oder -gas in einem eigenständigen Bereich (20), umfassend a) ein Lichtquelle (30); b) einen optischen Strahlungsdetektor (60) zur Detektion von Licht; c) einen optischen Weg (40) zwischen der Lichtquelle und dem optischen Strahlungsdetektor, wobei der optische Weg durch den eigenständigen Bereich verläuft; d) eine Wasserstoffperoxiddampf- oder -gasquelle, die über einen Einlaßkanal mit dem eigenständigen Bereich in Verbindung steht; und e) eine Vakuumpumpe (110) zur Evakuierung des optischen Weges, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (30) eine ultraviolette Lichtquelle ist, und dadurch, daß der optische Strahlungsdetektor (60) zur Detektion von ultraviolettem Licht geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoffperoxiddampf- oder -gasquelle ferner eine Heizeinrichtung umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoffperoxiddampf- oder -gasquelle ferner eine Ultraschallquelle umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ultraviolette Lichtquelle (30) eine Quecksilberlampe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ultraviolete Lichtquelle (30) eine Deuteriumlampe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Steuereinrichtung zur Beibehaltung einer gewünschten Wasserstoffperoxidkonzentration.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Filter (52), der selektiv für Licht mit einer Wellenlänge von 206 Nanometern ist, zwischen der Deuteriumlampe und dem optischen Strahlungsdetektor (60) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Weg (40) eine bewegbar Gaszelle (120) in dem eigenständigen Bereich umfaßt.