EP1317292A2 - Plasma sterilisation system - Google Patents

Plasma sterilisation system

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Publication number
EP1317292A2
EP1317292A2 EP01972154A EP01972154A EP1317292A2 EP 1317292 A2 EP1317292 A2 EP 1317292A2 EP 01972154 A EP01972154 A EP 01972154A EP 01972154 A EP01972154 A EP 01972154A EP 1317292 A2 EP1317292 A2 EP 1317292A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sterilization
discharge
plasma
sterilization method
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01972154A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
François PERRUCHOT
Marie-Pierre Jaffrezic
Philippe Destrez
Séverine BOUSQUET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Absys
Original Assignee
Absys
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Absys filed Critical Absys
Publication of EP1317292A2 publication Critical patent/EP1317292A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/20Gaseous substances, e.g. vapours
    • A61L2/202Ozone
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14Plasma, i.e. ionised gases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/24Apparatus using programmed or automatic operation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/12Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements
    • A61B1/121Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements provided with means for cleaning post-use

Definitions

  • the present invention relates to the general field of sterilization of objects and surfaces of any kind and any shape and it relates more particularly to a process and various devices for plasma sterilization operating at room temperature and at atmospheric pressure.
  • PRIOR ART Sterilization corresponds to a very precise level of quality in the medical and food industries. In the medical environment, it designates a destruction of all microorganisms whatever their nature. According to the European Pharmacopoeia, an object can be considered sterile if the probability that a viable micro-organism is present is less than or equal to 10 "5.
  • the sterilization time is the time necessary to sterilize an object" normally contaminated " , that is to say containing 10 6 bacterial spores.
  • the sterilization of an object corresponds to a reduction in the initial population of bacterial spores present on this object from 10 6 spores to 10 "6 spores is a logarithmic reduction 12 decades.
  • the time required to reduce a decade is by definition called decimal reduction time, denoted D. It is a fundamental variable characterizing a sterilization process.
  • the sterile state of an object must be maintained by a specific packaging which must be compatible with the sterilization method used (permeable to the sterilizing agent) and prevent penetration of microorganisms during the transport and storage phases, in order to guarantee the sterility of the instrument during its next use.
  • the autoclave which relies on the action of moist heat at high temperature (at least 121 ° C), is the most efficient and cheapest process to use, but it does not allow sterilization of heat-sensitive devices increasingly present, especially in the medical field.
  • Gas sterilization processes (ethylene oxide, formaldehyde, hydrogen peroxide) use the biocidal nature of a gas placed in a sterilization enclosure and allow low-temperature sterilization of heat-sensitive devices.
  • they have many drawbacks: the toxicity of the gases considered, which imposes complex procedures for use and control; the obligation, in certain cases (with plastic materials for example), to carry out a phase of desorption of the toxic gas after the sterilization phase; finally the length of the treatment which often requires several hours.
  • the limited killing effect on certain bacterial spores (such as Bacillus stearothermophilus spores) should be noted.
  • Low pressure plasma sterilization processes are also known which optionally make it possible to combine the sterilizing effects of biocidal gas at low pressure with the formation, in a plasma, from a biocidal gas mixture such as H2O2 or a non-gas mixture.
  • biocide in general simply O 2 , H 2 , H 2 O, N2 or a rare gas such as Argon
  • reactive species creation of 0 ° and OH ° radicals ionized and / or excited species.
  • Low pressure plasmas include, in the majority of cases, microwave or radiofrequency plasmas.
  • Sterilization by low pressure plasma can be very effective in the space where the plasma is created (inter-electrode space), but, apart from the fact that the sterilization zone is then very small (about a few cm in height), the characteristics of the plasma depend very strongly on the dielectric constant, the nature and the size of the object to be sterilized. In this case, the plasma prevents a truly uniform treatment over the entire surface and has a highly corrosive action on the objects to be sterilized.
  • Another known method using the post-discharge principle consists in carrying out an ozone treatment at atmospheric pressure using an appropriate device called an "ozonator".
  • This treatment is similar to a sterilization by plasma in post-discharge at atmospheric pressure whose carrier gas does not contain moisture to promote the creation of ozone contains oxygen.
  • the biocidal action of ozone which is mainly used for the disinfection of water and gas waste, is quite limited in terms of sterilization.
  • the separation between the plasma production zone and the treatment zone limits the efficiency of the process because only the medium and long-lived species are still active at the level of the object.
  • these species being less reactive than those with a short lifespan, it is necessary to increase their concentration and the treatment time.
  • the second phase Ph2 starts when the humidity level in the enclosure is sufficient and corresponds to the sterilization phase proper from a plasma discharge creating species having a sporicidal action.
  • the duration of this phase is fixed by the desired level of decontamination.
  • the last phase Ph3 corresponds to the rinsing of the enclosure which marks the end of the treatment cycle.
  • the effectiveness of this post-discharge process is based on the possibility of propagating the active species created by the plasma source to the surface to be sterilized.
  • the propagation of the species from one point to another of the enclosure involves both the effective propagation time and the surfaces encountered between the two points.
  • both of these two solutions have the consequence of significantly increasing the cost of the treatment enclosure by imposing in particular a high voltage connection between the different plasma sources or a complex geometry for the enclosure.
  • the object of the present invention is therefore to propose an improved sterilization process making it possible to optimize the sterilization time for all configurations, including for large volume enclosures or elongated objects without increasing the cost of the pregnant.
  • An object of the invention is also to propose an improved process making it possible to reduce the number of plasma sources necessary for sterilization without making the manufacture of the enclosure more complex.
  • Another object of the invention is to propose a method presenting a sporicidal efficacy in reasonable time at low temperature.
  • Yet another object is to propose a non-polluting process avoiding any manipulation of dangerous products unlike the simplest methods known for sterilization at low temperature.
  • a method of sterilization by plasma in the presence of moisture from a non-biocidal gas containing oxygen and nitrogen of at least one object placed outside the discharge in a sealed treatment enclosure subjected substantially to atmospheric pressure characterized in that it comprises the following stages:
  • the end of the rinsing step is detected by crossing a minimum threshold of a parameter.
  • this parameter is the relative humidity and the ozone concentration measured by a multi-parameter sensor placed at the outlet of the treatment enclosure.
  • the plasma discharge A and the introduction of humidity are simultaneous and the discharges of the first and second plasmas overlap so that the creation of the second plasma B begins before that of the first plasma A.
  • the discharges of the first and second plasmas can use the same plasma source.
  • the discharges of the first and second plasmas are different in nature to allow separate optimization of each phase.
  • the flow rate of the non-biocidal gas is different between the different phases.
  • the choice of discharge regimes for the first and second plasmas is determined by the elementary pattern of the voltage signal (alternating, damped or continuous alternating), the frequency of repetition of the pattern and the total setpoint current.
  • the detection of the peak current makes it possible to control the speed used. Preferably, this detection is done with a bandwidth of the order of the frequency between the pulses.
  • the repetition frequency of the patterns or a lag time between the elementary patterns is used to limit the rise in temperature in the reactor while maintaining the same discharge regime.
  • the increase in temperature of the object is compensated for by the thermalization of an evaporative humidifier at a temperature slightly lower than that of this object.
  • this compensation is obtained by controlling the effectiveness of a vaporizer so as to keep the humidity constant at the level of the object.
  • the high voltage supply is produced from a low voltage supply drawn from a transformer used as a filter and as a voltage booster.
  • controlling the repetition of the low voltage pulses makes it possible to introduce an adjustable latency time.
  • the repetition frequency of the low-voltage pulses is lower than the resonant frequency of the transformer.
  • the repetition frequency of the pulses is equal to the resonant frequency of the transformer.
  • the supply is regulated on the basis of a measurement of a current, preferably direct for a supply of direct voltage, synchronous for a supply of alternating voltage, measurement carried out through a resistor.
  • Current can also be measured indirectly by measuring the charge of a capacitor. In the case of a DC voltage supply, the discharge of the capacitor is ensured by periodic earthing.
  • the power supply is regulated on the basis of a peak current measurement.
  • the signal used for regulation is smoothed with a time constant greater than 100 ms, preferably 1 s.
  • the electrodes are produced from a blade comprising one or more points placed parallel to a flat or cylindrical surface serving as a counter-electrode.
  • the number of tips is chosen so as to facilitate the use of the different discharge regimes desired during the treatment.
  • the device comprises several treatment chambers, each treatment chamber comprising at least one plasma production zone connected in a fixed manner to at least one sterilization zone, the production zones of plasma being connected to a common central unit containing at least the first source of non-biocidal gas, the humidification chamber, the system for recovering gaseous residues and as many high-voltage power supplies as there are outputs allowing the speakers to be treated simultaneously by applying different discharge regimes.
  • the sterilization area is slightly pressurized to allow flow into fine capillaries.
  • It includes a multi-parameter sensor for each connection channel allowing the composition of the gas leaving an enclosure to be checked before filtration.
  • FIGS. 1a, 1b and the are chronograms illustrating the improved plasma sterilization method according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a plasma sterilization device according to the invention
  • FIG. 3 is a block diagram of a high voltage power supply adapted to the device of FIG. 2
  • FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment of the plasma sterilization device of FIG. 1,
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a treatment enclosure in accordance with FIG. 1,
  • FIG. 5a is an exploded view of FIG. 5 illustrating a particular configuration of the discharge zone
  • FIG. 6 is a timing diagram of the different stages of a plasma sterilization process of the prior art.
  • the invention relates to an improved sterilization method having a sporicidal efficacy tested in particular on bacterial spores considered by the European Pharmacopoeia as the most resistant: Bacillus subtilis and Bacillus stearothermophihis.
  • this process uses a gaseous mixture containing oxygen and nitrogen from which a low temperature plasma is created, the chemical species of which have a sterilizing action on the object to be treated in the presence of moisture. .
  • the object to be treated is placed outside the space where the discharge takes place and the treatment is carried out at atmospheric pressure.
  • Plasma is a gas partially activated by an electromagnetic source of sufficient energy.
  • the species created in the plasma are ionized (molecules or atoms), neutral (such as radicals) or excited species. These gaseous species have an increased reactivity which allows them to interact with the surfaces of the object or objects to be sterilized and thus to destroy the microorganisms present on these surfaces.
  • FIG. la to le A preferred example of a treatment cycle in accordance with the invention is illustrated in Figures la to le.
  • This cycle is always broken down into three successive phases, but these phases are now organized differently with: a first phase Pha of bringing the chamber into equilibrium comprising a discharge of a first plasma A, a second phase Phb of treatment workforce comprising a discharge of a second plasma B and a third and final rinsing phase Phc.
  • the reduction in the total cycle time involves optimizing each of these three phases, taking into account its effect, in particular on the possibly next phase.
  • the objective of the first phase Pha is to bring the entire enclosure under conditions allowing the species that will be created during the next phase Phb to spread over all of the surfaces to be treated and to have an action sporicide in reasonable time. It includes, as in the aforementioned process, necessarily the homogeneous introduction of moisture which is a minimum condition necessary for the creation of species during the second Phb phase. However, it also comprises a concomitant discharge or not of a first plasma not necessarily having a significant sporicidal action but essential to ensure the equilibrium of the enclosure before the start of the next phase. A simultaneous start of the first plasma and the introduction of humidity also makes it possible to significantly reduce the total treatment time as illustrated in FIG. 1b. The duration of this phase is determined according to the volume of the enclosure and the objects to be sterilized.
  • Table 1 TO stabilization time before sterilization (excluding humidity) in a tube with an internal diameter of 25 mm
  • the second Phb phase is the effective treatment phase, lasting 12 D in the case of sterilization. D is measured from tests carried out for the most unfavorable conditions on the microorganisms considered to be the most resistant.
  • the second plasma is optimized to have maximum sporicidal action by limiting the degradation of materials. If the gas production means allow, this second phase Phb can be advanced and therefore begin before the end of the first phase Pha, as illustrated in FIG. Le, in order to guarantee optimal filling of the plasma B before l plasma stop A. In this configuration, the second phase Phb then has a duration greater than 12D.
  • the last phase must allow the enclosure to return to an atmosphere compatible with the storage of the enclosure and its subsequent opening by circulation of the non-humidified gas.
  • FIG. 2 A block diagram of a plasma sterilization device implementing the improved method according to the invention is illustrated in FIG. 2.
  • This device is organized around a treatment enclosure 10 separated into two zones: a production zone plasma 10a inside which, by a discharge between two electrodes, is created a plasma and a sterilization zone 10b where the object to be treated is placed.
  • the discharge is produced from a non-biocidal gas mixture supplied by a gas source 12 via a humidification chamber 14.
  • the humidification chamber has at least two channels, one at maximum humidity and one at minimum humidity. , known as the dry process.
  • the choice between the two routes is made according to the current phase: wet route during the Phb phase and at least part of the Pha phase, dry route during the Phc phase.
  • This treatment enclosure is completely closed.
  • the gas mixture contains oxygen and nitrogen and its composition may vary depending on the nature of the object to be sterilized.
  • the level of oxygen contained in the mixture depends on the aggressiveness of the mixture vis-à-vis the materials of the objects to be sterilized.
  • the gas mixture must contain at least 10% oxygen and 10% nitrogen to ensure an acceptable sporicidal effect as shown in the following table (the samples contain bacterial spores of subtle Bacillus / s):
  • Table 2 comparison of the efficiency of a discharge from a carrier gas containing argon and nitrogen and associated ozone measurement (T means sample at the control level).
  • this mixture can be ambient air obtained from a compressor.
  • the relative humidity level in the sterilization zone during the second Phb phase is between 50% and 100%, advantageously greater than or equal to 70%.
  • Table 3 shows the importance of this parameter:
  • Table 3 comparison of the efficiency at an identical time for a RH of 20% to 80%.
  • the flow of entry of the gas mixture into the treatment chamber 10 is adjusted as a function of the size and the quantity of the objects to be sterilized and of the phase in progress, by a control device (for example a valve 16) disposed at the outlet of the gas source 12 and allowing control of its flow speed and its concentration.
  • a control device for example a valve 16
  • the object to be sterilized 20 is placed on a support, which must allow the circulation of the sterilizing agent over its entire surface, in the sterilization zone 10b, that is to say outside the plasma production zone. (inter-electrode zone of creation of the discharge).
  • the supply is made by a wet gas mixture and the plasma production zone comprises on the one hand an inlet orifice for the arrival of the carrier gas and on the other hand two electrodes, an electrode high voltage 24 supplied by a low frequency high voltage generator 26 and a ground electrode 28, intended to produce between them an electric discharge known as a "crown" discharge.
  • the corona discharge is characterized by the use of two electrodes having a very different radius of curvature. The increase in the electric field near the electrode with a small radius of curvature makes it possible to decrease the voltage necessary for the appearance of the discharge while using a voltage supply which can be low frequency since it does not use the effect of resonance at the electrodes.
  • the orifice for the arrival of the carrier gas 30 is preferably located near the electrodes 24 and 28 to optimize its passage through the inter-electrode space, the production of the plasma being located in this inter-electrode space.
  • a gas outlet orifice 32 is located in turn in the sterilization zone 10b downstream of the object to be treated with respect to the natural direction of flow of the gas.
  • a humidity and temperature sensor 40 is placed at the outlet of the humidifier to check the quantity of water vapor present in the gas at the inlet of the discharge zone 10a.
  • a bacteriological filter 42 is placed between the sensor and the inlet 30 to guarantee the sterility of the injected gas, in particular during the last Phc rinsing phase.
  • the gaseous residues (effluents) resulting from the discharge are evacuated by the outlet 32 to a recovery system 22 so as not to exceed the limit concentrations fixed by the regulations.
  • a recovery system 22 so as not to exceed the limit concentrations fixed by the regulations.
  • the gas leaving the recovery system 22 is analyzed, for example with an ozone sensor 44 to verify the proper functioning of the filtering before discharge to the outside.
  • a multi-parameter sensor 46 is placed before the filter 42 to analyze the gas leaving the reactor 10.
  • this sensor is sensitive to the temperature, humidity and the chemical composition of the gas, for example in ozone.
  • the measurements coming from the sensors 40, 44 and 46 and from the source 26 are centralized towards a control member 50 which controls the passage between the different phases of the cycle by changing the setpoints sent to the high voltage source 26, the valve 16 and l humidifier 14.
  • the first and second phases of plasma creation having a different role: balancing for the first plasma by creating the chemical conditions favorable to sterilization, sporicidal effect for the second plasma, it is preferable to be able to have different types of discharge regimes corresponding to different chemical productions in order to optimize the process. To obtain these different regimes, it is possible to use different plasma sources.
  • the general objective of the various solutions proposed below is to increase the number of discharge regimes achievable from a given configuration to allow maximum optimization of the process and the means enabling their control. For example, for a given type of high voltage signal defined by its polarity, its shape and its frequency, the signal associated with given electrodes, the discharge regime and the production of chemical species depend on the intensity and the shape current.
  • the total current measured on the ground electrode contains different components associated with different physical effects.
  • a positive DC voltage associated with a tip-plane type geometry
  • the current is, below a voltage threshold, composed only of a DC component attributed to a so-called "glow" regime.
  • a so-called pulse current composed of pulses of high amplitude, typically a few milliamps and of short duration, typically 100 ns, associated with the regime known as “streamers”.
  • a higher voltage gives rise to a direct current of electric arc corresponding to the appearance of a conductive channel in the gas.
  • DBD Dielectric Barrier Discharge
  • Intermediate energy regimes then appear which make it possible to cross different zones of chemical production.
  • New pulses then appear of very high amplitude, typically a few hundred milliamps and of short duration, typically 100 ns.
  • This type of DBD discharge therefore offers greater flexibility in choosing the type of diet.
  • the production of chemical species by the plasma strongly depends on the presence of the impulse current.
  • the amount of charge associated with the pulse current is of the same order of magnitude as the amount of charge associated with the direct current.
  • the amount of charge associated with the synchronous current can remain much greater than the amount of charge coming from the pulses, particularly in the low power regimes used for the process discussed.
  • the effective impedance of the discharge giving the relationship between current and voltage can change over time and is highly dependent of the geometry of the electrodes.
  • the regulation of the high voltage supply is therefore preferably done at constant current to maintain the same discharge regime and the same production of chemical species in order to ensure a constant sterilizing effect.
  • the discharge regime and the production of chemical species are a function of the current per unit length.
  • the peak current as a minimum as a control measure, at best as a regulation parameter.
  • a control measurement can be carried out by counting for a given period the number of impulse discharges detectable by current peaks of a few milliamps and of short duration (typically 100 ns), the density over time of these current peaks serving determining the regime used.
  • the measurement system must be fast and precise enough to give the exact number of discharges.
  • the voltage signal applied to the high voltage electrode can be continuous or in slots, of positive or negative sign, alternating or even pulsed depending on the discharge regime chosen for each of the phases. It is therefore preferable for the generator to have a solution offering maximum modularity in terms of amplitude and shape.
  • the generator can be produced as described in FIG. 3.
  • a transformer 100 having a resonant frequency located in the low frequencies, typically less than 100 kHz, is supplied by a low-voltage DC source 102 operating from preferably as a current source via a transistor used as a controlled switch 104.
  • the duration of the pulse 106 is adjusted so as to optimize the breaking current, the transformer serving both as a voltage step-up element and as a filter and providing a elementary sinusoidal pattern.
  • the repetition frequency of the well is determined by the well generator 114 according to the instruction supplied by the control member 50. By repeating this well at the resonant frequency of the transformer, a quasi-sinusoidal signal 108 is obtained.
  • a pulsed supply is obtained with an elementary pattern comprising a damped sinusoid 110.
  • a DC voltage supply it is necessary to place a rectifier system at the transformer output. It is also possible in all cases of continuous, sinusoidal or damped sinusoidal pattern to introduce a lag time between the patterns corresponding to a zero voltage at the transformer output to obtain a signal comprising an envelope of rectangular type, for example of type 112 for a sinusoidal pattern.
  • the amplitude of the signal depends on the value of the DC voltage applied to the transformer.
  • the regulation can be carried out on the basis of a current or voltage measurement at 118, the comparison of which with a setpoint inside a comparator 116 makes it possible to act on the low voltage source 102.
  • the simplest configuration for obtaining a crown discharge is a configuration known as point-plane in which the set of electrodes is composed by a point placed perpendicular to a plane.
  • This configuration makes it possible to determine a relationship between current and electric field characterizing the different discharge regimes.
  • By extension of a tip-yaw configuration it is possible to multiply the number of tips by placing them on the same blade parallel to the plane.
  • For a discharge regime defined from the tip-plane configuration it is thus possible to increase the total current at constant voltage without changing the regime by increasing the number of tips.
  • This increase in current at constant discharge and constant voltage is possible as long as the tips are electrically independent, that is to say as long as their separation distance remains greater than 2d, d being the inter-electrode distance. Beyond this density, the total current saturates at constant electric field.
  • Table 4 Effect of the number of points on the maximum current before going to arc for an inter-electrode distance of 10 mm.
  • transition to the arc poses stability problems, increases the problems of electromagnetic compatibility and mechanical resistance of the electrodes and that this therefore corresponds to a regime more difficult to use.
  • the increase in the density of the tips therefore makes it possible to extend the voltage ranges corresponding to each discharge regime.
  • This increase in the operating range corresponds to an increase in the stability of each regime, which reduces the constraints on regulation.
  • the density limit is given by the manufacturing constraints linked to the electrode and by the maximum voltage that can be delivered by the generator.
  • Table 5 effect of heating the sample. It is therefore necessary to maintain the relative humidity, measured at the temperature of the object if it is different from the temperature of the humidification chamber, above a critical value estimated at around 50%. It is interesting to note that it is not necessary to humidify the objects or to cause uniform condensation: the object and the humidifier can remain at the same temperature. The inventors have further verified that sterilization is effective even on wet objects.
  • the electric discharge produces a power which dissipates on the level of the gas of the zone of discharge and the electrodes.
  • This heating can cause a rise in temperature of the surfaces to be sterilized and therefore suppress the sporicidal effect by reducing the local relative humidity as has been shown with table 3 above.
  • certain discharge regimes are not electrically attainable without a certain minimum instantaneous electrical power. This is for example the case in DBD type discharge: there is necessarily a minimum power to be dissipated by the synchronous current before the appearance of the high amplitude pulses associated with this regime.
  • a first solution consists in reducing heating by using a pulsed alternating supply or with a rectangular envelope making it possible to reduce the average dissipated power while retaining sufficient instantaneous electric power.
  • a second solution consists, when the humidifier is an evaporative humidifier, of maintaining the temperature of the humidifier at a temperature close to and slightly below the temperature of the surface to be sterilized so as to maintain a constant relative humidity at the level of the 'object.
  • This configuration only applies in the case of simple surfaces whose temperature can be measured directly or estimated from the temperature of the surrounding gas. In addition, it must be ensured that there is no cold spot between the humidifier and the discharge area.
  • Another solution is to use a vaporizing humidifier to supersaturate the gas with water so that the relative humidity after heating is sufficient.
  • the discharge also serves as an evaporator for the micro-droplets created by the humidifier: the vaporization is adjusted so as to maintain the humidity at the temperature of the object at a sufficient level.
  • This configuration requires precise control of the temperature gradients and only works if the quantity of microdroplets required does not exceed the limit acceptable by the discharge.
  • the first phase of bringing the reactor into equilibrium ends when the sterilizing action of the species produced by the second plasma can effectively begin, that is to say when the chemical conditions are favorable for sterilization, both in terms of humidity and of more general chemical equilibrium.
  • the supply of water vapor is provided by the gas flow passing through the humidification chamber: it is therefore limited by the capacity of the humidification chamber to humidify a given flow.
  • the effect of the discharge of the first plasma is limited by the maximum production of the discharge zone which is a function of the flow. In the general case, there is therefore an optimum flow rate which must take account of the two objectives. In some cases, the introduction of moisture and the discharge of the first plasma may not be simultaneous.
  • the humidity measured at the sensor 46 makes it possible to verify that the necessary humidity threshold is reached.
  • the discharge of the first plasma is chosen so as to minimize the time for bringing the enclosure into equilibrium.
  • the power must be chosen so as to guarantee an acceptable temperature at the end of the treatment cycle. This can for example imply applying a decreasing power over time to allow a return to a lower temperature.
  • the discharge of the second plasma is chosen according to its sporicidal action in the presence of moisture. Its power is limited to guarantee an acceptable temperature throughout its duration.
  • the inventors have shown, for example (see Table 6 below) that the streamer regime in continuous voltage or the regime in pulsed DBD discharge had a sporicidal action leading to decimal reduction times D measured on bacterial spores of Bacillus subtilis of the order of a few minutes for powers less than 1W / L
  • Table 6 comparison between the DC voltage discharge and the DBD discharge.
  • the sensor 46 makes it possible to verify that the humidity is sufficient throughout the course of the Phb phase.
  • the discharges of the Pha and Phb phases can be produced at the same time (different sources, superimposable electrical signals, etc.), it may be advantageous to ensure an overlap of the Pha and Phb phases , the Phb phase starting before the end of the Pha phase.
  • the filling of the treatment enclosure with the gas of the Phb phase is completed at the end of the Pha phase and the Phb phase is then immediately operational.
  • the third phase Phc is a rinsing phase carried out from the non-humidified gas.
  • the main parameter is therefore the flow depending on the volume of the enclosure.
  • the multi-parameter sensor 46 placed at the outlet of the treatment enclosure 10 makes it possible to determine the end of the Phc phase corresponding to the return to a chemical composition acceptable for storage.
  • the criterion is based on the measurement of humidity and ozone provided by this sensor.
  • the ozone sensor is preferably a sensor operating in an intermediate range, typically 1 to 3000 ppm
  • FIG. 4 A first exemplary embodiment of a sterilization device in accordance with the principle stated above is illustrated in FIG. 4. It is a modular assembly with a central unit 60 to which are connected different types of treatment chambers 74- 80, 120.
  • This modular configuration makes it possible to process, simultaneously or not, a set of speakers adapted in number, shape and volume to these objects from a single central unit comprising one or more high voltage power supplies and a single gas management system (ensuring supply and recovery) contained in the central unit.
  • the use of several high voltage power supplies and several humidification chambers simplifies the regulation system and allows asynchronous use of different boxes and the use of several multi-parameter sensors makes it possible to control the composition of the gas recovered before filtration to determine or check the time associated with each phase.
  • the sterilization zone can be of variable size or standardized according to the needs of the user.
  • By adapting the shape and volume of the area to the objects to be sterilized it is possible to optimize the circulation of the sterilizing agent (its flow speed and its concentration) around the objects and thus to ensure a homogeneous treatment.
  • the gas after treatment is then returned to this central unit by one or more gas discharge inlets.
  • This type of device can be proposed because the low cost of implementing the method makes it possible to multiply the treatment zones and therefore to fragment the volumes treated.
  • This modular assembly comprises a common central unit containing the source of gas mixture, one or more humidification chambers and one or more high voltage power supplies.
  • the central unit 60 comprises one or more gas outlets (for example 62) and a corresponding number of high voltage outlets (for example 64) supplying one or more treatment chambers each comprising a plasma production area 68, 70, 72 corresponding to the plasma production zone 10a and supplying sterilizing gas to a sterilization zone 76, 78, 80 corresponding to the sterilization zone 10b containing the objects to be treated.
  • the plasma production and sterilization zones can form two distinct zones of the same enclosure (for example enclosures 74 and 130), or they can each integrate a separate enclosure then called plasma production enclosure (in the case of enclosures 68, 70, 72) or sterilization enclosure (for enclosures 76, 78, 80).
  • all or part of the entire device is placed in a Faraday cage to limit the interference created by the discharge.
  • Indicating and control means 84, 86, 88, 90 arranged on the central unit 60 opposite the corresponding speakers with which they are associated make it possible to ensure individual control of each enclosure by ensuring the start of the sterilization cycle and the adjustment of the time of the different phases of the treatment, by adjusting the set flow rate, the appropriate regulation current and the signal form voltage, and possibly by defining the composition of the gas mixture to be used.
  • the volume of the enclosure determines the number and size of the plasma sources used: it therefore has a direct influence on the flow and current setpoint. This setpoint also depends on the discharge regime chosen, and therefore on the phase in progress.
  • the follow-up of the various commands is ensured by the output of a label printed 94 on a printer 96 integrated into the central unit 60.
  • the loudspeakers can be fitted with an automatic identification system, for example based on bar codes or 98a electronic labels of the RFID (RadioFrequency IDdentification) type or of the IRC (InfraRed Communication) type, which allows via '' a corresponding reader 98b of the central unit to automatically determine the values of desired flow rate and the current of regulation and to calculate the time of the various phases of the cycle of sterilization.
  • RFID RadioFrequency IDdentification
  • IRC InfraRed Communication
  • FIGS. 5 and 5a illustrate an exemplary embodiment of a treatment enclosure more specifically adapted to the sterilization of an endoscope and provided with a single plasma production zone.
  • This treatment chamber 120 is characterized by a particular geometry of the electrodes constituting the plasma production zone which also allows the in situ production of sterilizing chemical species. Indeed, with conventional sterilization techniques, the internal areas of objects can pose sterilization difficulties if the active ingredients have difficulty reaching them. The problem is particularly true for cavities or the interior of tubes, as for example in the case of endoscope channels. However, the sterilization method of the invention which can perfectly be applied to the sterilization of these cavities also makes it possible to simply solve this problem of access to these internal zones of objects of very elongated shape.
  • the enclosure 120 is in the form of a hermetically sealed casing, the interior space of which (the sterilization zone proper) is arranged according to the shape of the object to be treated 122.
  • the endoscope being folded flat in the enclosure, it is defined a single plasma production area 124 at the level of the head 126 of the endoscope.
  • the carrier gas is brought to the housing of the central unit 60 by an external link 128 and is redistributed to the plasma production zone respectively by an internal pipe 130.
  • the electrodes of this plasma production zone are connected by a link 132 to an external high voltage connector 134 in connection with a corresponding compatible connector 136 of the common central unit 60.
  • a link 138 allows the evacuation to this central unit 60 of the gas after treatment.
  • the sterilization zone is formed of a first zone 142 surrounding the head of the endoscope 126 and maintained at slight overpressure to ensure the desired flow rate at the inside the channel 140, the rest of the instrument being placed in a second zone 144 separated from the previous one by a passage 146 of determined diameter and which will allow the treatment of the external surface of the endoscope.
  • This passage by creating an annular restriction around the endoscope keeps the first zone 142 slightly under pressure.
  • non-return valves and / or anti-bacterial filters are provided at the interfaces of the housing 100 to ensure its tightness after its disconnection from the common central unit 60. Individual control of this housing is ensured by means of indication and control 92 placed on the central unit.
  • the improved process thus described is both simple in design, since the enclosure does not need to resist differences in high pressure and the gas supply system is simplified and easy to use, since there are no chemicals to handle before and after the sterilization cycle and the risks of pollution are limited.
  • the high voltage and low frequency power system has a simple structure and can be adapted to different configurations.
  • the proposed applications relate mainly to the medical field, but the process can be extended to many other industrial applications, for example in the food or pharmaceutical fields.

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Abstract

The invention concerns a plasma sterilisation system in the presence of humidity from a non-biocidal gas containing oxygen and nitrogen of at least an object placed outside the discharge in a sealed treatment chamber substantially subjected to atmospheric pressure, said method comprising the following steps: introducing the humidified non-biocidal gas into the treatment chamber, generating a first plasma discharge A for a specific duration ensuring the efficacy of the sterilising species generated during the following phase in the entire chamber; generating a second plasma discharge B for a specific duration ensuring sterilisation of said object and rinsing the treatment chamber for a specific duration to ensure a non-polluting atmosphere when the chamber is subsequently opened. Preferably, the first plasma discharge and the introduction of humidity are simultaneous and the first and second plasma discharges can overlap such that the generation of the second plasma starts before the end of the first plasma discharge. The invention also concerns various devices for implementing said method in particular for sterilising all types of medical objects.

Description

Système de stérilisation par plasmaPlasma sterilization system
La présente invention se rapporte au domaine général de la stérilisation d'objets et de surfaces de toute nature et de toute forme et elle concerne plus particulièrement un procédé et différents dispositifs de stérilisation par plasma fonctionnant à température ambiante et à pression atmosphérique.The present invention relates to the general field of sterilization of objects and surfaces of any kind and any shape and it relates more particularly to a process and various devices for plasma sterilization operating at room temperature and at atmospheric pressure.
Art antérieur La stérilisation correspond à un niveau de qualité bien précis dans les milieux médicaux et agro-alimentaires. Dans le milieu médical, elle désigne une destruction de tous les micro-organismes quelle que soit leur nature. Selon la Pharmacopée Européenne, un objet peut être considéré comme stérile si la probabilité qu'un micro-organisme viable y soit présent est inférieure ou égale à 10"5. Le temps de stérilisation est le temps nécessaire pour stériliser un objet « normalement contaminé », c'est-à-dire contenant 106 spores bactériennes. Ainsi, la stérilisation d'un objet correspond à une réduction de la population initiale de spores bactériennes présentes sur cet objet de 106 spores à 10"6 spores soit une réduction logarithmique de 12 décades. Le temps nécessaire à la réduction d'une décade est par définition appelé temps de réduction décimal, noté D. C'est une variable fondamentale caractérisant un procédé de stérilisation.PRIOR ART Sterilization corresponds to a very precise level of quality in the medical and food industries. In the medical environment, it designates a destruction of all microorganisms whatever their nature. According to the European Pharmacopoeia, an object can be considered sterile if the probability that a viable micro-organism is present is less than or equal to 10 "5. The sterilization time is the time necessary to sterilize an object" normally contaminated " , that is to say containing 10 6 bacterial spores. Thus, the sterilization of an object corresponds to a reduction in the initial population of bacterial spores present on this object from 10 6 spores to 10 "6 spores is a logarithmic reduction 12 decades. The time required to reduce a decade is by definition called decimal reduction time, denoted D. It is a fundamental variable characterizing a sterilization process.
Actuellement, il existe de nombreux procédés permettant de rendre et de garder des objets stériles. L'article de Philip M. Schneider paru dans le volume 77 du Tappi Journal de Janvier 1994 en pages 115 à 119 en donne un aperçu relativement exhaustif. Toutefois, M. Schneider termine son propos sur le constat qu'il n'existe pas aujourd'hui une méthode de stérilisation idéale à basse température (moins de 80°C), c'est-à-dire qui soit d'une grande efficacité, d'une action rapide et d'une forte pénétration, qui soit en outre non toxique, compatible avec de nombreux matériaux notamment les matériaux organiques et qui puisse être mise en oeuvre simplement avec de faibles coûts.Currently, there are many methods for making and keeping sterile objects. The article by Philip M. Schneider published in volume 77 of the Tappi Journal of January 1994 on pages 115 to 119 gives a relatively exhaustive overview. However, Mr. Schneider ends his remarks on the observation that today there is no ideal sterilization method at low temperature (less than 80 ° C), that is to say that is of great efficiency, fast action and high penetration, which is also non-toxic, compatible with many materials including organic materials and which can be implemented simply with low costs.
En outre, l'état stérile d'un objet doit être maintenu par un emballage spécifique qui doit être compatible avec la méthode de stérilisation employée (perméable à l'agent stérilisant) et empêcher la pénétration de micro-organismes pendant les phases de transport et de stockage, afin de garantir la stérilité de l'instrument lors d'une prochaine utilisation.In addition, the sterile state of an object must be maintained by a specific packaging which must be compatible with the sterilization method used (permeable to the sterilizing agent) and prevent penetration of microorganisms during the transport and storage phases, in order to guarantee the sterility of the instrument during its next use.
Les procédés de stérilisation actuels sont basés essentiellement sur l'effet de la chaleur ou sur l'action de gaz blocides.Current sterilization processes are mainly based on the effect of heat or the action of block gases.
L'autoclave, qui repose sur l'action de la chaleur humide à haute température (au moins 121°C), est le procédé le plus efficace et le moins cher à mettre en oeuvre, mais il ne permet pas la stérilisation de dispositifs thermosensibles de plus en plus présents, notamment dans le domaine médical.The autoclave, which relies on the action of moist heat at high temperature (at least 121 ° C), is the most efficient and cheapest process to use, but it does not allow sterilization of heat-sensitive devices increasingly present, especially in the medical field.
Les procédés de stérilisation par les gaz (oxyde d'éthylène, formaldéhyde, peroxyde d'hydrogène) utilisent le caractère biocide d'un gaz placé dans une enceinte de stérilisation et permettent une stérilisation à basse température des dispositifs thermosensibles. Mais, ils présentent de nombreux inconvénients : la toxicité des gaz considérés qui impose des procédures d'utilisation et de contrôle complexes ; l'obligation, dans certains cas (avec des matériaux plastiques par exemple), de réaliser une phase de désorption du gaz toxique après la phase de stérilisation ; enfin la longueur du traitement qui nécessite souvent plusieurs heures. En outre, il convient de noter l'effet de destruction limité sur certaines spores bactériennes (comme les spores de Bacillus stearothermophilus).Gas sterilization processes (ethylene oxide, formaldehyde, hydrogen peroxide) use the biocidal nature of a gas placed in a sterilization enclosure and allow low-temperature sterilization of heat-sensitive devices. However, they have many drawbacks: the toxicity of the gases considered, which imposes complex procedures for use and control; the obligation, in certain cases (with plastic materials for example), to carry out a phase of desorption of the toxic gas after the sterilization phase; finally the length of the treatment which often requires several hours. In addition, the limited killing effect on certain bacterial spores (such as Bacillus stearothermophilus spores) should be noted.
Aussi, une amélioration connue de ces procédés de stérilisation par des gaz biocides consiste à effectuer le traitement à basse pression (quelques Torrs), ce qui permet de favoriser la diffusion du gaz ou la vaporisation d'un liquide biocide additionnel dans toute l'enceinte de stérilisation. De même, on peut optimiser ces procédés de stérilisation à basse pression en créant des cycles composés d'alternance entre des phases de diminution ou d'augmentation de la pression et des phases de traitement plasma comme le montre notamment la demande de brevet FR 2 759 590 déposée par la société SA Microondes Energie Systèmes.Also, a known improvement in these sterilization processes with biocidal gases consists in carrying out the treatment at low pressure (a few Torrs), which makes it possible to promote the diffusion of the gas or the vaporization of an additional biocidal liquid throughout the enclosure. sterilization. Likewise, these low-pressure sterilization processes can be optimized by creating cycles of alternation between phases of reduction or increase in pressure and phases of plasma treatment, as shown in particular in patent application FR 2 759. 590 filed by SA Microondes Energie Systèmes.
On connaît également des procédés de stérilisation par plasma à basse pression qui permettent éventuellement de cumuler les effets stérilisants du gaz biocide à basse pression avec la formation, dans un plasma, à partir d'un mélange gazeux biocide tel que H2O2 ou un mélange gazeux non biocide (en général simplement O2, H2, H2O, N2 ou un gaz rare comme l'Argon) d'espèces réactives (création de radicaux 0° et OH° d'espèces ionisées et/ou excitées). Les plasmas basse pression regroupent, dans la majorité des cas, des plasmas micro-ondes ou radiofréquences.Low pressure plasma sterilization processes are also known which optionally make it possible to combine the sterilizing effects of biocidal gas at low pressure with the formation, in a plasma, from a biocidal gas mixture such as H2O2 or a non-gas mixture. biocide (in general simply O 2 , H 2 , H 2 O, N2 or a rare gas such as Argon) of reactive species (creation of 0 ° and OH ° radicals ionized and / or excited species). Low pressure plasmas include, in the majority of cases, microwave or radiofrequency plasmas.
La stérilisation par plasma à basse pression peut être très efficace dans l'espace où est créé le plasma (espace inter-électrodes), mais, outre que la zone de stérilisation est alors très petite (environ quelques cm de hauteur), les caractéristiques du plasma dépendent très fortement de la constante diélectrique, de la nature et de la taille de l'objet à stériliser. Dans ce cas, le plasma empêche un traitement réellement homogène sur toute la surface et a une action fortement corrosive sur les objets à stériliser.Sterilization by low pressure plasma can be very effective in the space where the plasma is created (inter-electrode space), but, apart from the fact that the sterilization zone is then very small (about a few cm in height), the characteristics of the plasma depend very strongly on the dielectric constant, the nature and the size of the object to be sterilized. In this case, the plasma prevents a truly uniform treatment over the entire surface and has a highly corrosive action on the objects to be sterilized.
Pour améliorer un tel procédé, il faut dissocier les zones de production du plasma et de traitement (la stérilisation est alors dite effectuée en post-décharge) afin d'éviter une trop grande interaction entre le plasma et l'objet à stériliser. Cette séparation de la zone de production du plasma et de la zone de stérilisation est aisée dans un procédé basse pression car la basse pression limitant la recombinaison des espèces instables, les durées de vie des radicaux produits par le plasma à ces pressions (d'environ 1 Torr) sont importantes, ce qui leur permet d'atteindre les objets à stériliser.To improve such a process, it is necessary to dissociate the plasma production and treatment zones (sterilization is then said to be carried out in post-discharge) in order to avoid excessive interaction between the plasma and the object to be sterilized. This separation of the plasma production zone and the sterilization zone is easy in a low pressure process because the low pressure limiting the recombination of unstable species, the lifetimes of the radicals produced by the plasma at these pressures (of approximately 1 Torr) are important, which allows them to reach the objects to be sterilized.
Les inconvénients des procédés de stérilisation par plasma à basse pression sont, malgré cela, encore nombreux et en définitive assez proches de ceux existants dans la seule stérilisation par les gaz : le coût élevé du système complet contenant une enceinte résistante au vide et un générateur de plasma ; la complexité des dispositifs mettant en oeuvre ces procédés qui limite les applications possibles ; l'augmentation du temps de traitement due aux procédures liées au traitement à basse pression (les temps nécessaires à la mise sous vide de l'enceinte, souvent de grand volume, puis au retour à la pression atmosphérique augmentent le temps de traitement) ; l'impossibilité de stériliser des objets humides ; et l'incompatibilité vis-à-vis de certains matériaux.The drawbacks of low pressure plasma sterilization processes are, however, still numerous and ultimately quite close to those existing in gas sterilization alone: the high cost of the complete system containing a vacuum-resistant enclosure and a generator. plasma; the complexity of the devices implementing these methods which limits the possible applications; the increase in treatment time due to the procedures associated with treatment at low pressure (the times required to evacuate the enclosure, often of large volume, then return to atmospheric pressure increase the treatment time); the impossibility of sterilizing wet objects; and incompatibility with certain materials.
Aussi, un autre procédé connu utilisant le principe de la post-décharge consiste à effectuer un traitement par ozone à la pression atmosphérique à partir d'un dispositif approprié appelé «ozoneur». Ce traitement s'apparente à une stérilisation par plasma en post-décharge à pression atmosphérique dont le gaz vecteur ne contenant pas d'humidité pour favoriser la création d'ozone contient de l'oxygène. Toutefois, l'action biocide de l'ozone, qui est surtout utilisée pour la désinfection d'eau, de déchets de gaz est assez limitée au niveau de la stérilisation. Pour obtenir de meilleures performances, il faut en général ajouter à l'ozone (O3) un autre agent désinfectant (par exemple du CI03 afin de former du CI03 qui présente une action bactéricide en phase gazeuse). On peut également procéder à une humidification du gaz ozone en sortie de l'ozoneur ou bien simplement mouiller les objets à stériliser pour faciliter l'action biocide de ce gaz ozone comme l'illustre le brevet US 5 120 512 (Masuda). De manière générale pour les procédés plasma à partir de gaz simples non blocides, la séparation entre la zone de production plasma et la zone de traitement limite l'efficacité du procédé car seules les espèces à moyenne et longue durée de vie sont encore actives au niveau de l'objet. Or, ces espèces étant moins réactives que celles à faible durée de vie, il est nécessaire d'augmenter leur concentration et le temps de traitement. Par exemple, il est connu que près de 3 heures de traitement sont nécessaires pour obtenir la stérilisation de spores de Bacillus subtilis en présence d'humidité pour une concentration en ozone de 1500 ppm. Les concentrations en ozone utilisés dans les stérilisateurs à base d'ozoneur sont beaucoup plus élevées, typiquement entre 10 000 et 80 000 ppm. Un tel niveau de production impose l'utilisation de dispositifs complexes alors que la forte concentration en ozone augmente la dégradation irréversible des surfaces et matériaux des objets à stériliser. De plus, la production d'ozone en forte concentration rend nécessaire, du fait de la réglementation, le recours en sortie du système à un dispositif destructeur d'ozone particulièrement efficace du type de ceux à catalyse ou par voie thermique.Another known method using the post-discharge principle consists in carrying out an ozone treatment at atmospheric pressure using an appropriate device called an "ozonator". This treatment is similar to a sterilization by plasma in post-discharge at atmospheric pressure whose carrier gas does not contain moisture to promote the creation of ozone contains oxygen. However, the biocidal action of ozone, which is mainly used for the disinfection of water and gas waste, is quite limited in terms of sterilization. To obtain better performance, it is generally necessary to add to ozone (O 3 ) another disinfecting agent (for example CI0 3 in order to form CI0 3 which has a bactericidal action in the gas phase). One can also carry out a humidification of the ozone gas at the outlet of the ozonator or else simply wet the objects to be sterilized to facilitate the biocidal action of this ozone gas as illustrated in US Pat. No. 5,120,512 (Masuda). In general, for plasma processes using simple non-blocking gases, the separation between the plasma production zone and the treatment zone limits the efficiency of the process because only the medium and long-lived species are still active at the level of the object. However, these species being less reactive than those with a short lifespan, it is necessary to increase their concentration and the treatment time. For example, it is known that nearly 3 hours of treatment are necessary to obtain the sterilization of Bacillus subtilis spores in the presence of moisture for an ozone concentration of 1500 ppm. The ozone concentrations used in ozonizer sterilizers are much higher, typically between 10,000 and 80,000 ppm. Such a level of production requires the use of complex devices while the high concentration of ozone increases the irreversible degradation of the surfaces and materials of the objects to be sterilized. In addition, the production of ozone in high concentration makes it necessary, due to the regulations, the recourse at the output of the system to a particularly effective ozone-destroying device of the type of those with catalysis or by thermal way.
Aussi, dans la demande de brevet PCT/FROO/00644 déposée au nom de la demanderesse, les inventeurs ont proposé un nouveau procédé de stérilisation à pression atmosphérique et à température ambiante utilisant un plasma en post-décharge. Ce procédé qui fonctionne à partir d'un mélange gazeux non biocide contenant de l'azote et de l'oxygène (par exemple de l'air), la stérilisation se faisant en présence d'une quantité d'humidité supérieure à 50 % HR, permet d'éviter l'utilisation de dispositifs complexes de fabrication de vide et le recours à des gaz biocides. Sa simplicité permet son utilisation pour des configurations diverses permettant de fragmenter la stérilisation. Son principe de fonctionnement repose sur un cycle en trois phases successives illustrées figure 6. La première phase Phi correspond à l'introduction du mélange gazeux non biocide contenant un fort pourcentage d'humidité dans l'enceinte de traitement. La deuxième phase Ph2 démarre quand le niveau d'humidité dans l'enceinte est suffisant et correspond à la phase de stérilisation proprement dite à partir d'une décharge plasma créant des espèces ayant une action sporicide. La durée de cette phase est fixée par le niveau de décontamination désirée. La dernière phase Ph3 correspond au rinçage de l'enceinte qui marque la fin du cycle de traitement.Also, in the patent application PCT / FROO / 00644 filed on behalf of the applicant, the inventors proposed a new sterilization process at atmospheric pressure and at room temperature using a plasma in post-discharge. This process which operates from a non-biocidal gas mixture containing nitrogen and oxygen (for example air), the sterilization being carried out in the presence of an amount of humidity greater than 50% RH , avoids the use of complex vacuum manufacturing devices and the use of biocidal gases. Its simplicity allows its use for various configurations allowing to fragment the sterilization. Its operating principle is based on a cycle in three successive phases illustrated in FIG. 6. The first phase Phi corresponds to the introduction of the non-biocidal gas mixture containing a high percentage of humidity into the treatment enclosure. The second phase Ph2 starts when the humidity level in the enclosure is sufficient and corresponds to the sterilization phase proper from a plasma discharge creating species having a sporicidal action. The duration of this phase is fixed by the desired level of decontamination. The last phase Ph3 corresponds to the rinsing of the enclosure which marks the end of the treatment cycle.
L'efficacité de ce procédé fonctionnant en post-décharge repose sur la possibilité de propager les espèces actives créées par la source plasma jusqu'à la surface à stériliser. La propagation des espèces d'un point à un autre de l'enceinte fait intervenir à la fois le temps de propagation effectif et les surfaces rencontrées entre les deux points. Cependant si un tel procédé est globalement satisfaisant, dans certaines conditions d'utilisations particulières, notamment pour le traitement d'enceintes de volume important ou d'objets de formes allongées, il s'avère nécessaire soit de répartir le nombre de sources le long de la zone de stérilisation de manière à diminuer pour chaque point de la surface la distance maximum à une source, soit de prévoir dans l'enceinte des zones de propagation adaptées permettant de propager les espèces stérilisantes. Or, l'une comme l'autre de ces deux solutions ont pour conséquence d'augmenter notablement le coût de l'enceinte de traitement en imposant notamment une connexion haute tension entre les différentes sources plasma ou une géométrie complexe pour l'enceinte.The effectiveness of this post-discharge process is based on the possibility of propagating the active species created by the plasma source to the surface to be sterilized. The propagation of the species from one point to another of the enclosure involves both the effective propagation time and the surfaces encountered between the two points. However, if such a method is generally satisfactory, under certain specific conditions of use, in particular for the treatment of large volume enclosures or objects of elongated shape, it turns out to be necessary either to distribute the number of sources along the sterilization zone so as to reduce the maximum distance to a source for each point on the surface, ie to provide within the enclosure suitable propagation zones for propagating sterilizing species. However, both of these two solutions have the consequence of significantly increasing the cost of the treatment enclosure by imposing in particular a high voltage connection between the different plasma sources or a complex geometry for the enclosure.
Objet et définition de l'inventionObject and definition of the invention
L'objet de la présente invention est donc de proposer un procédé amélioré de stérilisation permettant d'optimiser au mieux le temps de stérilisation pour toutes les configurations, y compris pour les enceintes de grand volume ou les objets allongés sans augmenter le coût de l'enceinte. Un but de l'invention est aussi de proposer un procédé amélioré permettant de diminuer le nombre de sources plasma nécessaires à la stérilisation sans rendre plus complexe la fabrication de l'enceinte. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé présentant une efficacité sporicide dans des temps raisonnables à basse température. Encore un autre but est de proposer un procédé non polluant évitant toute manipulation de produits dangereux au contraire des méthodes les plus simples connues de stérilisation à basse température. Selon l'invention, il est proposé un procédé de stérilisation par plasma en présence d'humidité à partir d'un gaz non biocide contenant de l'oxygène et de l'azote d'au moins un objet placé en dehors de la décharge dans une enceinte de traitement étanche soumise sensiblement à la pression atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :The object of the present invention is therefore to propose an improved sterilization process making it possible to optimize the sterilization time for all configurations, including for large volume enclosures or elongated objects without increasing the cost of the pregnant. An object of the invention is also to propose an improved process making it possible to reduce the number of plasma sources necessary for sterilization without making the manufacture of the enclosure more complex. Another object of the invention is to propose a method presenting a sporicidal efficacy in reasonable time at low temperature. Yet another object is to propose a non-polluting process avoiding any manipulation of dangerous products unlike the simplest methods known for sterilization at low temperature. According to the invention, there is provided a method of sterilization by plasma in the presence of moisture from a non-biocidal gas containing oxygen and nitrogen of at least one object placed outside the discharge in a sealed treatment enclosure subjected substantially to atmospheric pressure, characterized in that it comprises the following stages:
- introduction du gaz non biocide humidifié dans l'enceinte de traitement,- introduction of the humidified non-biocidal gas into the treatment enclosure,
- création d'une décharge d'un premier plasma A pendant une durée déterminée permettant de garantir dans l'ensemble de l'enceinte l'efficacité d'espèces stérilisantes créées lors de la phase suivante,- creation of a discharge from a first plasma A for a determined period, making it possible to guarantee, throughout the enclosure, the effectiveness of sterilizing species created during the next phase,
- création d'une décharge d'un second plasma B pendant une durée déterminée permettant la stérilisation dudit objet,- creation of a discharge of a second plasma B for a determined period allowing the sterilization of said object,
- rinçage de l'enceinte de traitement pendant une durée déterminée de façon à garantir une atmosphère non polluante lors de l'ouverture ultérieure de l'enceinte.- rinsing of the treatment enclosure for a determined period so as to guarantee a non-polluting atmosphere during the subsequent opening of the enclosure.
Ainsi avec cette invention, il est possible de traiter des objets de forme allongée ou de manière plus générale des enceintes de grand volume avec un nombre de sources plasma limité. Lesdites durées déterminées sont en outre calculées en fonction du volume de l'enceinte de traitement et des objets à traiter.Thus with this invention, it is possible to treat elongated objects or more generally large volume speakers with a limited number of plasma sources. Said determined durations are also calculated as a function of the volume of the treatment enclosure and of the objects to be treated.
Avantageusement, la fin de l'étape de rinçage est détectée par le franchissement d'un seuil minimal d'un paramètre. Avantageusement, ce paramètre est l'humidité relative et la concentration en ozone mesurée par un capteur multiparamètres placé en sortie de l'enceinte de traitement.Advantageously, the end of the rinsing step is detected by crossing a minimum threshold of a parameter. Advantageously, this parameter is the relative humidity and the ozone concentration measured by a multi-parameter sensor placed at the outlet of the treatment enclosure.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la décharge plasma A et l'introduction de l'humidité sont simultanées et les décharges des premier et second plasmas se chevauchent de telle sorte que la création du second plasma B débute avant que ne se termine celle du premier plasma A. Les décharges des premier et second plasmas peuvent utiliser la même source plasma. De préférence, les décharges des premier et second plasmas sont de nature différente pour permettre une optimisation séparée de chacune des phases.According to a preferred embodiment, the plasma discharge A and the introduction of humidity are simultaneous and the discharges of the first and second plasmas overlap so that the creation of the second plasma B begins before that of the first plasma A. The discharges of the first and second plasmas can use the same plasma source. Preferably, the discharges of the first and second plasmas are different in nature to allow separate optimization of each phase.
Avantageusement, le débit du gaz non biocide est différent entre les différentes phases. Avantageusement, le choix des régimes de décharge pour les premier et second plasmas est déterminé par le motif élémentaire du signal de tension (alternatif, alternatif amorti ou continu), la fréquence de répétition du motif et le courant de consigne total. Avantageusement, la détection du courant crête permet de contrôler le régime utilisé. De préférence cette détection se fait avec une bande passante de l'ordre de la fréquence entre les impulsions.Advantageously, the flow rate of the non-biocidal gas is different between the different phases. Advantageously, the choice of discharge regimes for the first and second plasmas is determined by the elementary pattern of the voltage signal (alternating, damped or continuous alternating), the frequency of repetition of the pattern and the total setpoint current. Advantageously, the detection of the peak current makes it possible to control the speed used. Preferably, this detection is done with a bandwidth of the order of the frequency between the pulses.
Avantageusement, la fréquence de répétition des motifs ou un temps de latence entre les motifs élémentaires est utilisé pour limiter l'élévation de température dans le réacteur en conservant un même régime de décharge.Advantageously, the repetition frequency of the patterns or a lag time between the elementary patterns is used to limit the rise in temperature in the reactor while maintaining the same discharge regime.
Dans une variante de réalisation, l'augmentation de température de l'objet est compensée par la thermalisation d'un humidificateur à évaporation à une température légèrement inférieure à celle de cet objet. Dans une autre variante de réalisation, cette compensation est obtenue par le contrôle de l'efficacité d'un vaporisateur de manière à maintenir l'humidité constante au niveau de l'objet.In an alternative embodiment, the increase in temperature of the object is compensated for by the thermalization of an evaporative humidifier at a temperature slightly lower than that of this object. In another alternative embodiment, this compensation is obtained by controlling the effectiveness of a vaporizer so as to keep the humidity constant at the level of the object.
Avantageusement, l'alimentation haute tension est réalisée à partir d'une alimentation basse tension puisée alimentant un transformateur utilisé comme filtre et comme élévateur de tension. Avantageusement, le contrôle de la répétition des puises basse tension permet d'introduire un temps de latence ajustable. Dans un premier mode d'utilisation, la fréquence de répétition des puises basse tension est inférieure à la fréquence de résonance du transformateur. Dans un second mode d'utilisation, la fréquence de répétition des puises est égale à la fréquence de résonance du transformateur.Advantageously, the high voltage supply is produced from a low voltage supply drawn from a transformer used as a filter and as a voltage booster. Advantageously, controlling the repetition of the low voltage pulses makes it possible to introduce an adjustable latency time. In a first mode of use, the repetition frequency of the low-voltage pulses is lower than the resonant frequency of the transformer. In a second mode of use, the repetition frequency of the pulses is equal to the resonant frequency of the transformer.
Dans un premier mode de réalisation, l'alimentation est régulée à partir d'une mesure d'un courant, de préférence continu pour une alimentation en tension continue, synchrone pour une alimentation en tension alternative, mesure effectuée à travers une résistance. Le courant peut être également mesuré indirectement par mesure de la charge d'un condensateur. Dans le cas d'une alimentation en tension continue, la décharge du condensateur est assurée par une mise périodique à la masse.In a first embodiment, the supply is regulated on the basis of a measurement of a current, preferably direct for a supply of direct voltage, synchronous for a supply of alternating voltage, measurement carried out through a resistor. Current can also be measured indirectly by measuring the charge of a capacitor. In the case of a DC voltage supply, the discharge of the capacitor is ensured by periodic earthing.
Dans un autre mode de réalisation, l'alimentation est régulée à partir d'une mesure de courant crête. Avantageusement, le signal utilisé pour la régulation est lissé avec une constante de temps supérieure à 100 ms, de préférence 1 s.In another embodiment, the power supply is regulated on the basis of a peak current measurement. Advantageously, the signal used for regulation is smoothed with a time constant greater than 100 ms, preferably 1 s.
Les électrodes sont réalisées à partir d'une lame comportant une ou plusieurs pointes placées parallèlement à une surface plane ou cylindrique servant de contre-électrode. Dans un mode de réalisation préférentiel, le nombre de pointes est choisi de manière à faciliter l'utilisation des différents régimes de décharge désirés pendant le traitement.The electrodes are produced from a blade comprising one or more points placed parallel to a flat or cylindrical surface serving as a counter-electrode. In a preferred embodiment, the number of tips is chosen so as to facilitate the use of the different discharge regimes desired during the treatment.
Dans une configuration préférentielle envisagée pour le dispositif, celui-ci comporte plusieurs enceintes de traitement, chaque enceinte de traitement comportant au moins une zone de production de plasma reliée de façon fixe on non à au moins une zone de stérilisation, les zones de production de plasma étant reliées à une unité centrale commune contenant au moins la première source de gaz non biocide, la chambre d'humidification, le système de récupération de résidus gazeux et autant d'alimentations haute tension que de sorties permettant de traiter des enceintes simultanément en appliquant des régimes de décharges différents.In a preferred configuration envisaged for the device, it comprises several treatment chambers, each treatment chamber comprising at least one plasma production zone connected in a fixed manner to at least one sterilization zone, the production zones of plasma being connected to a common central unit containing at least the first source of non-biocidal gas, the humidification chamber, the system for recovering gaseous residues and as many high-voltage power supplies as there are outputs allowing the speakers to be treated simultaneously by applying different discharge regimes.
Dans un mode de réalisation, la zone de stérilisation est légèrement sous pression pour permettre l'écoulement dans des capillaires fins.In one embodiment, the sterilization area is slightly pressurized to allow flow into fine capillaries.
Elle comporte un capteur multiparamètres pour chaque voie de connexion permettant de contrôler la composition du gaz sortant d'une enceinte avant filtration.It includes a multi-parameter sensor for each connection channel allowing the composition of the gas leaving an enclosure to be checked before filtration.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante effectuée à titre indicatif et non limitatif en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge more clearly from the following description, given by way of non-limiting illustration with regard to the appended drawings in which:
- les figures la, 1b et le sont des chronogrammes illustrant le procédé amélioré de stérilisation par plasma selon l'invention, - la figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de stérilisation par plasma selon l'invention,FIGS. 1a, 1b and the are chronograms illustrating the improved plasma sterilization method according to the invention, FIG. 2 is a block diagram of a plasma sterilization device according to the invention,
- la figure 3 est un schéma de principe d'une alimentation haute tension adapté au dispositif de la figure 2, - la figure 4 illustre un exemple de réalisation du dispositif de stérilisation par plasma de la figure 1,FIG. 3 is a block diagram of a high voltage power supply adapted to the device of FIG. 2, FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment of the plasma sterilization device of FIG. 1,
- la figure 5 montre un exemple de réalisation d'une enceinte de traitement conforme à la figure 1,FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a treatment enclosure in accordance with FIG. 1,
- la figure 5a est une vue éclatée de la figure 5 illustrant une configuration particulière de la zone de décharge, etFIG. 5a is an exploded view of FIG. 5 illustrating a particular configuration of the discharge zone, and
- la figure 6 est un chronogramme des différentes étapes d'un procédé de stérilisation par plasma de l'art antérieur.- Figure 6 is a timing diagram of the different stages of a plasma sterilization process of the prior art.
Description d'un mode préférentiel de réalisation L'invention concerne un procédé amélioré de stérilisation ayant une efficacité sporicide testée en particulier sur des spores bactériennes considérées par la Pharmacopée Européenne comme les plus résistantes : Bacillus subtilis et Bacillus stearothermophihis.Description of a preferred embodiment The invention relates to an improved sterilization method having a sporicidal efficacy tested in particular on bacterial spores considered by the European Pharmacopoeia as the most resistant: Bacillus subtilis and Bacillus stearothermophihis.
De façon générale, ce procédé met en oeuvre un mélange gazeux contenant de l'oxygène et de l'azote à partir duquel est créé un plasma basse température dont les espèces chimiques ont une action stérilisante sur l'objet à traiter en présence d'humidité. L'objet à traiter est placé en dehors de l'espace où a lieu la décharge et le traitement se fait à la pression atmosphérique. Le plasma est un gaz partiellement activé par une source électromagnétique d'énergie suffisante. Les espèces créées dans le plasma sont des espèces ionisées (molécules ou atomes), neutres (tels que les radicaux) ou excitées. Ces espèces gazeuses ont une réactivité accrue qui leur permet d'interagir avec les surfaces du ou des objets à stériliser et ainsi de détruire les micro-organismes présents sur ces surfaces. A pression atmosphérique pour un plasma créé à partir d'un gaz simple non biocide, les espèces les plus réactives sont celles ayant la plus faible durée de vie, cette efficacité dépendant fortement de la distance entre la zone de création du plasma et l'objet. Selon l'invention, il est proposé de modifier le cycle de traitement tel que décrit dans la demande PCT/FROO/00644 précitée de telle sorte que, lors d'un traitement d'objet de forme allongée ou de manière plus générale d'enceinte de grand volume, l'efficacité soit garantie dans tout le volume de l'enceinte avec un nombre de source plasma minimum. Il est proposé d'adapter la mise en oeuvre à ce nouveau cycle de traitement notamment en élaborant une alimentation haute tension spécifique.Generally, this process uses a gaseous mixture containing oxygen and nitrogen from which a low temperature plasma is created, the chemical species of which have a sterilizing action on the object to be treated in the presence of moisture. . The object to be treated is placed outside the space where the discharge takes place and the treatment is carried out at atmospheric pressure. Plasma is a gas partially activated by an electromagnetic source of sufficient energy. The species created in the plasma are ionized (molecules or atoms), neutral (such as radicals) or excited species. These gaseous species have an increased reactivity which allows them to interact with the surfaces of the object or objects to be sterilized and thus to destroy the microorganisms present on these surfaces. At atmospheric pressure for a plasma created from a simple non-biocidal gas, the most reactive species are those with the shortest lifespan, this efficiency strongly depending on the distance between the area of creation of the plasma and the object. . According to the invention, it is proposed to modify the processing cycle as described in the aforementioned PCT / FROO / 00644 request so that, during object processing of elongated shape or more generally of large volume enclosure, the efficiency is guaranteed throughout the volume of the enclosure with a minimum number of plasma sources. It is proposed to adapt the implementation to this new treatment cycle, in particular by developing a specific high voltage power supply.
Un exemple préférentiel de cycle de traitement conforme à l'invention est illustré sur les figures la à le. Ce cycle est toujours décomposé en trois phases successives mais ces phases sont maintenant organisées de façon différente avec : une première phase Pha de mise à l'équilibre de l'enceinte comprenant une décharge d'un premier plasma A, une deuxième phase Phb de traitement effectif comprenant une décharge d'un second plasma B et une troisième et dernière phase Phc de rinçage. La diminution du temps total du cycle passe par l'optimisation de chacune de ces trois phases en tenant compte de son effet notamment sur la phase éventuellement suivante.A preferred example of a treatment cycle in accordance with the invention is illustrated in Figures la to le. This cycle is always broken down into three successive phases, but these phases are now organized differently with: a first phase Pha of bringing the chamber into equilibrium comprising a discharge of a first plasma A, a second phase Phb of treatment workforce comprising a discharge of a second plasma B and a third and final rinsing phase Phc. The reduction in the total cycle time involves optimizing each of these three phases, taking into account its effect, in particular on the possibly next phase.
L'objectif de la première phase Pha est d'amener l'ensemble de l'enceinte dans des conditions permettant aux espèces qui seront créées durant la phase suivante Phb de se propager sur l'ensemble des surfaces à traiter et d'avoir une action sporicide dans des temps raisonnables. Elle comprend, comme dans le procédé précité, nécessairement l'introduction de manière homogène de l'humidité qui est une condition minimum nécessaire pour la création des espèces durant la seconde phase Phb. Mais, elle comprend de plus une décharge concomitante ou non d'un premier plasma n'ayant pas nécessairement une action sporicide importante mais indispensable pour assurer une mise à l'équilibre de l'enceinte avant l'engagement de la phase suivante. Un démarrage simultané du premier plasma et de l'introduction de l'humidité permet en outre de réduire de manière significative le temps total de traitement comme l'illustre la figue lb. La durée de cette phase est déterminée en fonction du volume de l'enceinte et des objets à stériliser.The objective of the first phase Pha is to bring the entire enclosure under conditions allowing the species that will be created during the next phase Phb to spread over all of the surfaces to be treated and to have an action sporicide in reasonable time. It includes, as in the aforementioned process, necessarily the homogeneous introduction of moisture which is a minimum condition necessary for the creation of species during the second Phb phase. However, it also comprises a concomitant discharge or not of a first plasma not necessarily having a significant sporicidal action but essential to ensure the equilibrium of the enclosure before the start of the next phase. A simultaneous start of the first plasma and the introduction of humidity also makes it possible to significantly reduce the total treatment time as illustrated in FIG. 1b. The duration of this phase is determined according to the volume of the enclosure and the objects to be sterilized.
En effet, comme le montre le tableau 1 suivant issu d'essais effectués par les inventeurs, avec le procédé de la demande internationale précitée, dans le cas de la stérilisation d'objets de forme très allongée tels que les canaux d'endoscope ou de volume important, il s'écoule un temps déterminé TO avant que le plasma ait un effet sporicide. Ce temps TO ne dépend pas uniquement d'un temps de résistance associé aux spores mais aussi de la nature des parois de l'enceinte.Indeed, as shown in the following table 1 resulting from tests carried out by the inventors, with the method of the aforementioned international application, in the case of the sterilization of objects of very elongated shape such as the endoscope or large volume, it takes a determined time TO before the plasma has a sporicidal effect. This time TO does not depends not only on a resistance time associated with the spores but also on the nature of the walls of the enclosure.
Tableau 1 : temps de stabilisation TO avant stérilisation (hors humidité) dans un tube de diamètre interne de 25 mmTable 1: TO stabilization time before sterilization (excluding humidity) in a tube with an internal diameter of 25 mm
Il existe donc ainsi une distance critique entre la source et la surface à traiter à partir de laquelle apparaît ce phénomène d'absence d'effet sporicide immédiat. Ce temps de stabilisation TO dont il faut tenir compte pour garantir l'état stérile en fin de cycle augmente donc le temps total de traitement.There is therefore thus a critical distance between the source and the surface to be treated from which this phenomenon of absence of immediate sporicidal effect appears. This stabilization time TO which must be taken into account to guarantee the sterile state at the end of the cycle therefore increases the total treatment time.
La deuxième phase Phb est la phase de traitement effectif, de durée 12 D dans le cas de la stérilisation. D est mesuré à partir des tests effectués pour les conditions les plus défavorables sur les microorganismes considérés comme les plus résistants. Le second plasma est optimisé pour avoir une action sporicide maximum en limitant la dégradation des matériaux. Dans le cas où le moyen de production de gaz le permet, cette deuxième phase Phb peut être avancée et donc débuter avant la fin de la première phase Pha, comme illustré sur la figure le, afin de garantir un remplissage optimal du plasma B avant l'arrêt du plasma A. Dans cette configuration, la deuxième phase Phb présente alors une durée supérieure à 12D.The second Phb phase is the effective treatment phase, lasting 12 D in the case of sterilization. D is measured from tests carried out for the most unfavorable conditions on the microorganisms considered to be the most resistant. The second plasma is optimized to have maximum sporicidal action by limiting the degradation of materials. If the gas production means allow, this second phase Phb can be advanced and therefore begin before the end of the first phase Pha, as illustrated in FIG. Le, in order to guarantee optimal filling of the plasma B before l plasma stop A. In this configuration, the second phase Phb then has a duration greater than 12D.
La dernière phase doit permettre un retour de l'enceinte à une atmosphère compatible avec le stockage de l'enceinte et son ouverture ultérieure par circulation du gaz non humidifié.The last phase must allow the enclosure to return to an atmosphere compatible with the storage of the enclosure and its subsequent opening by circulation of the non-humidified gas.
Un schéma de principe d'un dispositif de stérilisation par plasma mettant en oeuvre le procédé amélioré selon l'invention est illustré à la figure 2. Ce dispositif est organisé autour d'une enceinte de traitement 10 séparée en deux zones : une zone de production du plasma 10a à l'intérieur de laquelle, par une décharge entre deux électrodes, est créé un plasma et une zone de stérilisation 10b où est placé l'objet à traiter. La décharge est produite à partir d'un mélange gazeux non biocide fourni par une source de gaz 12 via une chambre d'humidification 14. La chambre d'humidification possède au minimum deux voies, une voie à humidité maximum et une voie à humidité minimum, dite voie sèche. Le choix entre les deux voies se fait en fonction de la phase en cours : voie humide pendant la phase Phb et une partie au moins de la phase Pha, voie sèche pendant la phase Phc. Cette enceinte de traitement est entièrement fermée.A block diagram of a plasma sterilization device implementing the improved method according to the invention is illustrated in FIG. 2. This device is organized around a treatment enclosure 10 separated into two zones: a production zone plasma 10a inside which, by a discharge between two electrodes, is created a plasma and a sterilization zone 10b where the object to be treated is placed. The discharge is produced from a non-biocidal gas mixture supplied by a gas source 12 via a humidification chamber 14. The humidification chamber has at least two channels, one at maximum humidity and one at minimum humidity. , known as the dry process. The choice between the two routes is made according to the current phase: wet route during the Phb phase and at least part of the Pha phase, dry route during the Phc phase. This treatment enclosure is completely closed.
Le mélange gazeux contient de l'oxygène et de l'azote et sa composition peut varier en fonction de la nature de l'objet à stériliser. Du taux d'oxygène contenu dans le mélange dépend l'agressivité du mélange vis-à-vis des matériaux constitutifs des objets à stériliser. Le mélange gazeux doit contenir au minimum 10 % d'oxygène et 10% d'azote pour assurer un effet sporicide acceptable comme le montre le tableau suivant (les échantillons contiennent des spores bactériennes de Bacillus subtil/s) :The gas mixture contains oxygen and nitrogen and its composition may vary depending on the nature of the object to be sterilized. The level of oxygen contained in the mixture depends on the aggressiveness of the mixture vis-à-vis the materials of the objects to be sterilized. The gas mixture must contain at least 10% oxygen and 10% nitrogen to ensure an acceptable sporicidal effect as shown in the following table (the samples contain bacterial spores of subtle Bacillus / s):
Tableau 2 : comparaison de l'efficacité d'une décharge à partir d'un gaz vecteur contenant de l'argon et de l'azote et mesure d'ozone associée (T signifie échantillon au niveau du témoin).Table 2: comparison of the efficiency of a discharge from a carrier gas containing argon and nitrogen and associated ozone measurement (T means sample at the control level).
Avantageusement, ce mélange peut être de l'air ambiant obtenu à partir d'un compresseur. Le taux d'humidité relative dans la zone de stérilisation durant la deuxième phase Phb, donc au niveau des objets à traiter, est compris entre 50 % et 100 %, avantageusement supérieur ou égal à 70%. Le tableau 3 suivant montre l'importance de ce paramètre : Advantageously, this mixture can be ambient air obtained from a compressor. The relative humidity level in the sterilization zone during the second Phb phase, therefore at the level of the objects to be treated, is between 50% and 100%, advantageously greater than or equal to 70%. The following table 3 shows the importance of this parameter:
Tableau 3 : comparaison de l'efficacité à un temps identique pour une HR de 20 % à 80 %.Table 3: comparison of the efficiency at an identical time for a RH of 20% to 80%.
Le débit d'entrée du mélange gazeux dans l'enceinte de traitement 10 est ajusté en fonction de la taille et de la quantité des objets à stériliser et de la phase en cours, par un dispositif de contrôle (par exemple une vanne 16) disposé en sortie de la source de gaz 12 et permettant un contrôle de sa vitesse d'écoulement et de sa concentration. L'objet à stériliser 20 est placé sur un support, qui doit permettre la circulation de l'agent stérilisant sur toute sa surface, dans la zone de stérilisation 10b, c'est-à-dire en dehors de la zone de production du plasma (zone inter-électrodes de création de la décharge). Dans l'exemple illustré, l'alimentation se fait par un mélange gazeux humide et la zone de production du plasma comprend d'une part un orifice d'entrée pour l'arrivée du gaz vecteur et d'autre part deux électrodes, une électrode haute tension 24 alimentée par un générateur haute tension basse fréquence 26 et une électrode de masse 28, destinées à produire entre elles une décharge électrique dite décharge «couronne». La décharge couronne est caractérisée par l'utilisation de deux électrodes ayant un rayon de courbure très différent. L'augmentation du champ électrique près de l'électrode à faible rayon de courbure permet de diminuer la tension nécessaire à l'apparition de la décharge tout en utilisant une alimentation en tension qui peut être basse fréquence car n'utilisant pas d'effet de résonance au niveau des électrodes. L'orifice d'arrivée du gaz vecteur 30 est situé de préférence près des électrodes 24 et 28 pour optimiser son passage dans l'espace inter-électrodes, la production du plasma étant localisée dans cet espace inter-électrodes. Un orifice de sortie du gaz 32 est situé quant à lui dans la zone de stérilisation 10b en aval de l'objet à traiter par rapport au sens d'écoulement naturel du gaz.The flow of entry of the gas mixture into the treatment chamber 10 is adjusted as a function of the size and the quantity of the objects to be sterilized and of the phase in progress, by a control device (for example a valve 16) disposed at the outlet of the gas source 12 and allowing control of its flow speed and its concentration. The object to be sterilized 20 is placed on a support, which must allow the circulation of the sterilizing agent over its entire surface, in the sterilization zone 10b, that is to say outside the plasma production zone. (inter-electrode zone of creation of the discharge). In the example illustrated, the supply is made by a wet gas mixture and the plasma production zone comprises on the one hand an inlet orifice for the arrival of the carrier gas and on the other hand two electrodes, an electrode high voltage 24 supplied by a low frequency high voltage generator 26 and a ground electrode 28, intended to produce between them an electric discharge known as a "crown" discharge. The corona discharge is characterized by the use of two electrodes having a very different radius of curvature. The increase in the electric field near the electrode with a small radius of curvature makes it possible to decrease the voltage necessary for the appearance of the discharge while using a voltage supply which can be low frequency since it does not use the effect of resonance at the electrodes. The orifice for the arrival of the carrier gas 30 is preferably located near the electrodes 24 and 28 to optimize its passage through the inter-electrode space, the production of the plasma being located in this inter-electrode space. A gas outlet orifice 32 is located in turn in the sterilization zone 10b downstream of the object to be treated with respect to the natural direction of flow of the gas.
Un capteur d'humidité et de température 40 est placé en sortie de l'humidificateur pour vérifier la quantité de vapeur d'eau présente dans le gaz en entrée de la zone de décharge 10a. Un filtre bactériologique 42 est placé entre le capteur et l'entrée 30 pour garantir la stérilité du gaz injecté, en particulier lors de la dernière phase Phc de rinçage.A humidity and temperature sensor 40 is placed at the outlet of the humidifier to check the quantity of water vapor present in the gas at the inlet of the discharge zone 10a. A bacteriological filter 42 is placed between the sensor and the inlet 30 to guarantee the sterility of the injected gas, in particular during the last Phc rinsing phase.
Les résidus (effluents) gazeux résultant de la décharge sont évacués par la sortie 32 vers un système de récupération 22 pour ne pas dépasser les concentrations limites fixées par la réglementation. Dans le cas de l'ozone, par exemple la valeur moyenne d'exposition admise sur un lieu de travail sur 8 heures est de 0,1 ppm selon la norme de l'Occupational Safety Health Administration). Le gaz sortant du système de récupération 22 est analysé, par exemple avec un capteur d'ozone 44 pour vérifier le bon fonctionnement du filtrage avant le rejet vers l'extérieur. Un capteur 46 multi-paramètres est placé avant le filtre 42 pour analyser le gaz en sortie du réacteur 10. De préférence, ce capteur est sensible à la température, à l'humidité et à la composition chimique du gaz, par exemple en ozone.The gaseous residues (effluents) resulting from the discharge are evacuated by the outlet 32 to a recovery system 22 so as not to exceed the limit concentrations fixed by the regulations. In the case of ozone, for example the average exposure value admitted in a workplace over 8 hours is 0.1 ppm according to the standard of the Occupational Safety Health Administration). The gas leaving the recovery system 22 is analyzed, for example with an ozone sensor 44 to verify the proper functioning of the filtering before discharge to the outside. A multi-parameter sensor 46 is placed before the filter 42 to analyze the gas leaving the reactor 10. Preferably, this sensor is sensitive to the temperature, humidity and the chemical composition of the gas, for example in ozone.
Les mesures provenant des capteurs 40, 44 et 46 et de la source 26 sont centralisées vers un organe de contrôle 50 qui pilote le passage entre les différentes phases du cycle en changeant les consignes envoyées vers la source haute tension 26, la vanne 16 et l'humidificateur 14.The measurements coming from the sensors 40, 44 and 46 and from the source 26 are centralized towards a control member 50 which controls the passage between the different phases of the cycle by changing the setpoints sent to the high voltage source 26, the valve 16 and l humidifier 14.
Les première et deuxième phases de création de plasma ayant un rôle différent : mise à l'équilibre pour le premier plasma en créant les conditions chimiques favorables à la stérilisation, effet sporicide pour le second plasma, il est préférable de pouvoir disposer de différents types de régimes de décharges correspondant à différentes productions chimiques pour pouvoir optimiser le procédé. Pour obtenir ces différents régimes, il est possible d'utiliser des sources plasma différentes. L'objectif général des différentes solutions proposées ci-après est l'augmentation du nombre de régimes de décharge atteignables à partir d'une configuration donnée pour permettre une optimisation maximum du procédé et les moyens permettant leur contrôle. Par exemple, pour un type de signal haute tension donné défini par sa polarité, sa forme et sa fréquence, le signal associé à des électrodes données, le régime de décharge et la production d'espèces chimiques dépendent de l'intensité et de la forme du courant. Le courant total mesuré sur l'électrode de masse contient différentes composantes associées à des effets physiques différents. Par exemple, pour une tension continue positive, associée à une géométrie de type pointe-plan, le courant est, en dessous d'un seuil en tension, composé uniquement d'une composante continue attribuée à un régime dit de «glow». A une tension supérieure vient s'ajouter un courant dit impulsionnel composé d'impulsions de forte amplitude, typiquement quelques milliampères et de faible durée, typiquement 100 ns, associées au régime dit de «streamers». Une tension supérieure fait apparaître un courant continu d'arc électrique correspondant à l'apparition d'un canal conducteur dans le gaz.The first and second phases of plasma creation having a different role: balancing for the first plasma by creating the chemical conditions favorable to sterilization, sporicidal effect for the second plasma, it is preferable to be able to have different types of discharge regimes corresponding to different chemical productions in order to optimize the process. To obtain these different regimes, it is possible to use different plasma sources. The general objective of the various solutions proposed below is to increase the number of discharge regimes achievable from a given configuration to allow maximum optimization of the process and the means enabling their control. For example, for a given type of high voltage signal defined by its polarity, its shape and its frequency, the signal associated with given electrodes, the discharge regime and the production of chemical species depend on the intensity and the shape current. The total current measured on the ground electrode contains different components associated with different physical effects. For example, for a positive DC voltage, associated with a tip-plane type geometry, the current is, below a voltage threshold, composed only of a DC component attributed to a so-called "glow" regime. To a higher voltage is added a so-called pulse current composed of pulses of high amplitude, typically a few milliamps and of short duration, typically 100 ns, associated with the regime known as “streamers”. A higher voltage gives rise to a direct current of electric arc corresponding to the appearance of a conductive channel in the gas.
L'utilisation d'une tension alternative permet de placer un diélectrique sur l'une ou l'autre des électrodes, de préférence sur l'électrode plane et de retarder le passage à l'arc électrique. On parle alors de décharge DBD (Dielectric Barrier Discharge). Il apparaît alors des régimes d'énergie intermédiaire qui permettent de traverser différentes zones de production chimique. De nouvelles impulsions apparaissent alors de très forte amplitude, typiquement quelques centaines de milliampères et de faible durée, typiquement 100 ns. Ce type de décharge DBD offre donc une plus grande souplesse dans le choix du type de régime. De même, la production d'espèces chimiques par le plasma dépend fortement de la présence du courant impulsionnel. Pour une décharge en tension continue, la quantité de charge associée au courant impulsionnel est du même ordre de grandeur que la quantité de charge associée au courant continu. En décharge DBD, la quantité de charge associée au courant synchrone peut rester bien supérieure à la quantité de charge provenant des impulsions, particulièrement dans les régimes de faible puissance utilisée pour le procédé discuté. L'impédance effective de la décharge donnant la relation entre courant et tension peut évoluer au cours du temps et dépend fortement de la géométrie des électrodes. La régulation de l'alimentation haute tension se fait donc de préférence à courant constant pour maintenir le même régime de décharge et la même production d'espèces chimiques afin d'assurer un effet stérilisant constant. Pour des électrodes linéaires, le régime de décharge et la production d'espèces chimiques sont une fonction du courant par unité de longueur.The use of an alternating voltage makes it possible to place a dielectric on one or the other of the electrodes, preferably on the plane electrode and to delay the passage to the electric arc. This is called a DBD (Dielectric Barrier Discharge) discharge. Intermediate energy regimes then appear which make it possible to cross different zones of chemical production. New pulses then appear of very high amplitude, typically a few hundred milliamps and of short duration, typically 100 ns. This type of DBD discharge therefore offers greater flexibility in choosing the type of diet. Likewise, the production of chemical species by the plasma strongly depends on the presence of the impulse current. For a DC voltage discharge, the amount of charge associated with the pulse current is of the same order of magnitude as the amount of charge associated with the direct current. In DBD discharge, the amount of charge associated with the synchronous current can remain much greater than the amount of charge coming from the pulses, particularly in the low power regimes used for the process discussed. The effective impedance of the discharge giving the relationship between current and voltage can change over time and is highly dependent of the geometry of the electrodes. The regulation of the high voltage supply is therefore preferably done at constant current to maintain the same discharge regime and the same production of chemical species in order to ensure a constant sterilizing effect. For linear electrodes, the discharge regime and the production of chemical species are a function of the current per unit length.
Pour déterminer le régime utilisé, il est en théorie nécessaire d'utiliser une acquisition à très haute fréquence sur un grand nombre de points pour pouvoir différencier les différentes composantes du courant. Les inventeurs ont montré qu'il était en pratique possible d'utiliser quelques mesures plus simples et donc plus économiques pour mesurer le courant continu ou synchrone et le courant crête associé aux différents types de courant de décharge dont le rôle est prépondérant dans le procédé de l'invention, même pour les régimes à faible puissance utilisés. Ceci est particulièrement vrai en décharge DBD même quand la quantité de charge associée est faible. La mesure du courant crête dans ce cas est donc particulièrement adaptée puisqu'elle permet d'obtenir un signal très sensible à la présence de ce type d'impulsions, ce que ne permet pas une simple mesure de puissance ou de courant moyen. Dans ce cas, il est donc particulièrement utile d'utiliser le courant crête au minimum comme mesure de contrôle, au mieux comme paramètre de régulation. Il est nécessaire dans ce cas de prévoir une constante d'intégration suffisante pour ne pas tenir compte des fluctuations «naturelles» de l'amplitude des impulsions. II est également possible d'utiliser une mesure indirecte du courant en mesurant la charge d'un condensateur. Cette mesure est directe dans le cas d'une alimentation alternative puisque la décharge du condensateur est automatique. Dans le cas d'une alimentation en tension continue, il est nécessaire de prévoir une décharge périodique du condensateur.To determine the regime used, it is theoretically necessary to use a very high frequency acquisition on a large number of points in order to be able to differentiate the different components of the current. The inventors have shown that it is in practice possible to use a few simpler and therefore more economical measurements to measure the direct or synchronous current and the peak current associated with the different types of discharge current whose role is predominant in the method of the invention, even for the low power systems used. This is particularly true in DBD discharge even when the amount of associated charge is small. The measurement of the peak current in this case is therefore particularly suitable since it makes it possible to obtain a signal very sensitive to the presence of this type of pulses, which a simple measurement of power or average current does not allow. In this case, it is therefore particularly useful to use the peak current as a minimum as a control measure, at best as a regulation parameter. In this case, it is necessary to provide a sufficient integration constant not to take account of "natural" fluctuations in the amplitude of the pulses. It is also possible to use an indirect measurement of the current by measuring the charge of a capacitor. This measurement is direct in the case of an alternative supply since the discharge of the capacitor is automatic. In the case of a DC voltage supply, it is necessary to provide for a periodic discharge of the capacitor.
Enfin, une mesure de contrôle peut être réalisée par le comptage pendant une période donnée du nombre de décharges impulsionnelles repérables par des pics de courant de quelques milliampères et de faible durée (typiquement 100ns), la densité dans le temps de ces pics de courant servant à la détermination du régime utilisé. Bien entendu, le système de mesure doit être suffisamment rapide et précis pour donner le nombre exact de décharges.Finally, a control measurement can be carried out by counting for a given period the number of impulse discharges detectable by current peaks of a few milliamps and of short duration (typically 100 ns), the density over time of these current peaks serving determining the regime used. Of course, the measurement system must be fast and precise enough to give the exact number of discharges.
Le signal de tension appliqué sur l'électrode haute tension peut être continu ou en créneaux, de signe positif ou négatif, alternatif ou même puisé en fonction du régime de décharge choisi pour chacune des phases. Il est donc préférable pour le générateur de disposer d'une solution offrant le maximum de modularité en terme d'amplitude et de forme.The voltage signal applied to the high voltage electrode can be continuous or in slots, of positive or negative sign, alternating or even pulsed depending on the discharge regime chosen for each of the phases. It is therefore preferable for the generator to have a solution offering maximum modularity in terms of amplitude and shape.
A titre d'exemple, le générateur peut être réalisé tel que décrit sur la figure 3. Un transformateur 100 ayant une fréquence de résonance située dans les basses fréquences, typiquement inférieure à 100 kHz, est alimenté par une source basse tension continue 102 fonctionnant de préférence en source de courant via un transistor utilisé comme interrupteur commandé 104. La durée de l'impulsion 106 est réglée de manière à optimiser le courant de rupture, le transformateur servant à la fois d'élément élévateur de tension et de filtre et fournissant un motif élémentaire sinusoïdal. La fréquence de répétition du puise est déterminée par le générateur de puise 114 d'après la consigne fournie par l'organe de contrôle 50. En répétant ce puise à la fréquence de résonance du transformateur, on obtient un signal quasi-sinusoïdal 108. En diminuant la fréquence de répétition, on obtient une alimentation puisée avec un motif élémentaire comportant une sinusoïde amortie 110. Pour obtenir une alimentation en tension continue, il est nécessaire de placer un système redresseur en sortie de transformateur. Il est également possible dans tous les cas de motif, continu, sinusoïdal ou sinusoïdal amorti d'introduire un temps de latence entre les motifs correspondant à une tension nulle en sortie du transformateur pour obtenir un signal comportant une enveloppe de type rectangulaire, par exemple de type 112 pour un motif sinusoïdal. L'amplitude du signal dépend de la valeur de la tension continue appliquée au transformateur. La régulation peut être effectuée à partir d'une mesure de courant ou de tension en 118 dont la comparaison à une consigne à l'intérieur d'un comparateur 116 permet d'agir sur la source basse tension 102. Les inventeurs ont pu montrer que ce type d'alimentation de conception très simple et à faible coût permet d'obtenir une décharge stable. Elle a en outre le grand avantage de permettre le choix par simple programmation entre différents types de signaux haute tension, tout en restant très simple. A l'intérieur d'un même régime de décharge, tant que la saturation chimique provenant de la recombinaison des espèces instables n'est pas atteinte, l'augmentation du courant permet d'augmenter la production d'espèces. Une optimisation potentielle de l'efficacité pour un régime de décharge choisi passe donc par une augmentation du courant total sans changement de régime.By way of example, the generator can be produced as described in FIG. 3. A transformer 100 having a resonant frequency located in the low frequencies, typically less than 100 kHz, is supplied by a low-voltage DC source 102 operating from preferably as a current source via a transistor used as a controlled switch 104. The duration of the pulse 106 is adjusted so as to optimize the breaking current, the transformer serving both as a voltage step-up element and as a filter and providing a elementary sinusoidal pattern. The repetition frequency of the well is determined by the well generator 114 according to the instruction supplied by the control member 50. By repeating this well at the resonant frequency of the transformer, a quasi-sinusoidal signal 108 is obtained. decreasing the repetition frequency, a pulsed supply is obtained with an elementary pattern comprising a damped sinusoid 110. To obtain a DC voltage supply, it is necessary to place a rectifier system at the transformer output. It is also possible in all cases of continuous, sinusoidal or damped sinusoidal pattern to introduce a lag time between the patterns corresponding to a zero voltage at the transformer output to obtain a signal comprising an envelope of rectangular type, for example of type 112 for a sinusoidal pattern. The amplitude of the signal depends on the value of the DC voltage applied to the transformer. The regulation can be carried out on the basis of a current or voltage measurement at 118, the comparison of which with a setpoint inside a comparator 116 makes it possible to act on the low voltage source 102. The inventors have been able to show that this type of power supply, very simple and low-cost in design, provides a stable discharge. It also has the great advantage of allowing the choice by simple programming between different types of high voltage signals, while remaining very simple. Within the same discharge regime, as long as the chemical saturation resulting from the recombination of the unstable species is not reached, the increase in the current makes it possible to increase the production of species. A potential optimization of the efficiency for a chosen discharge regime therefore requires an increase in the total current without regime change.
La configuration la plus simple pour obtenir une décharge couronne est une configuration dite pointe-plan dans laquelle le jeu d'électrodes est composé par une pointe placée perpendiculairement à un plan. Cette configuration permet de déterminer une relation entre courant et champ électrique caractérisant les différents régimes de décharge. Par extension d'une configuration pointe-pian, il est possible de multiplier le nombre de pointes en les plaçant sur une même lame parallèle au plan. Pour un régime de décharge défini à partir de la configuration pointe-plan, il est ainsi possible d'augmenter le courant total à tension constante sans changement de régime en augmentant le nombre de pointes. Cette augmentation de courant à régime de décharge et tension constants est possible tant que les pointes sont électriquement indépendantes, c'est-à- dire tant que leur distance de séparation reste supérieure à 2d, d étant la distance inter-électrodes. Au-delà de cette densité, le courant total sature à champ électrique constant.The simplest configuration for obtaining a crown discharge is a configuration known as point-plane in which the set of electrodes is composed by a point placed perpendicular to a plane. This configuration makes it possible to determine a relationship between current and electric field characterizing the different discharge regimes. By extension of a tip-yaw configuration, it is possible to multiply the number of tips by placing them on the same blade parallel to the plane. For a discharge regime defined from the tip-plane configuration, it is thus possible to increase the total current at constant voltage without changing the regime by increasing the number of tips. This increase in current at constant discharge and constant voltage is possible as long as the tips are electrically independent, that is to say as long as their separation distance remains greater than 2d, d being the inter-electrode distance. Beyond this density, the total current saturates at constant electric field.
De même, les inventeurs ont pu montrer qu'il était possible d'augmenter le courant total maximum à régime de décharge fixé en augmentant la densité de pointes au-delà de la dépendance électrique. Par exemple pour une décharge en tension continue, il est possible de repousser le passage à l'arc qui correspond à un changement de régime net en augmentant la densité de pointes. Ainsi, il a été possible d'obtenir une densité de courant en régime de streamer de l'ordre de 162 μA/cm pour une distance entre pointes de 1 mm avec une distance inter-électrodes de 10 mm, alors que cette densité est limitée à 70 μA/cm pour une distance entre pointes de 10 mm comme l'illustre le tableau 4 suivant : Likewise, the inventors have been able to show that it is possible to increase the maximum total current at a fixed discharge rate by increasing the density of the tips beyond the electrical dependence. For example, for a DC voltage discharge, it is possible to postpone the transition to the arc which corresponds to a net change in speed by increasing the density of the tips. Thus, it was possible to obtain a current density in streamer regime of the order of 162 μA / cm for a distance between centers of 1 mm with an inter-electrode distance of 10 mm, while this density is limited at 70 μA / cm for a distance between centers of 10 mm as illustrated in table 4 below:
Tableau 4 : effet du nombre de pointes sur le courant maximum avant passage à l'arc pour une distance inter-électrodes de 10 mm.Table 4: Effect of the number of points on the maximum current before going to arc for an inter-electrode distance of 10 mm.
II est à noter que le passage à l'arc pose des problèmes de stabilité, augmente les problèmes de compatibilité électromagnétique et de résistance mécanique des électrodes et que cela correspond donc à un régime plus difficile à utiliser.It should be noted that the transition to the arc poses stability problems, increases the problems of electromagnetic compatibility and mechanical resistance of the electrodes and that this therefore corresponds to a regime more difficult to use.
L'augmentation de la densité de pointes permet donc d'étendre les domaines de tension correspondant à chaque régime de décharge. Cette augmentation du domaine de fonctionnement correspond à une augmentation de la stabilité de chaque régime, ce qui réduit les contraintes sur la régulation. La limite de densité est donnée par les contraintes de fabrication liées à l'électrode et par la tension maximum pouvant être délivrée par le générateur.The increase in the density of the tips therefore makes it possible to extend the voltage ranges corresponding to each discharge regime. This increase in the operating range corresponds to an increase in the stability of each regime, which reduces the constraints on regulation. The density limit is given by the manufacturing constraints linked to the electrode and by the maximum voltage that can be delivered by the generator.
Des essais effectués par les inventeurs ont montré que plus l'humidité relative au niveau de l'objet est importante plus court est le temps de stérilisation (voir notamment le tableau 3 précédent). D'autre part, comme le montre le tableau 5 suivant, une élévation de température de la surface à stériliser entraîne également une diminution de l'effet stérilisant.Tests carried out by the inventors have shown that the higher the relative humidity at the level of the object, the shorter the sterilization time (see in particular table 3 above). On the other hand, as shown in the following table 5, a rise in temperature of the surface to be sterilized also results in a reduction of the sterilizing effect.
Tableau 5 : effet du chauffage de l'échantillon. Il est donc nécessaire de maintenir l'humidité relative, mesurée à la température de l'objet si celle-ci est différente de la température de la chambre d'humidification, au-dessus d'une valeur critique estimée à environ 50%. Il est intéressant de noter qu'il n'est pas nécessaire d'humidifier les objets ou de provoquer une condensation uniforme : l'objet et l'humidificateur peuvent rester à la même température. Les inventeurs ont de plus vérifié que la stérilisation était efficace même sur des objets humides.Table 5: effect of heating the sample. It is therefore necessary to maintain the relative humidity, measured at the temperature of the object if it is different from the temperature of the humidification chamber, above a critical value estimated at around 50%. It is interesting to note that it is not necessary to humidify the objects or to cause uniform condensation: the object and the humidifier can remain at the same temperature. The inventors have further verified that sterilization is effective even on wet objects.
La décharge électrique produit une puissance qui se dissipe au niveau du gaz de la zone de décharge et des électrodes. Cet echauffement peut provoquer une montée en température des surfaces à stériliser et donc supprimer l'effet sporicide en réduisant l'humidité relative locale comme cela a été montré avec le tableau 3 précité. Il existe donc une puissance maximum à ne pas dissiper dépendant de la configuration, en particulier pour la seconde décharge plasma durant la deuxième phase Phb. Or certains régimes de décharge ne sont électriquement pas atteignables sans une certaine puissance électrique instantanée minimum. C'est par exemple le cas en décharge de type DBD : il existe nécessairement une puissance minimum devant être dissipée par le courant synchrone avant l'apparition des impulsions de forte amplitude associées à ce régime.The electric discharge produces a power which dissipates on the level of the gas of the zone of discharge and the electrodes. This heating can cause a rise in temperature of the surfaces to be sterilized and therefore suppress the sporicidal effect by reducing the local relative humidity as has been shown with table 3 above. There is therefore a maximum power not to be dissipated depending on the configuration, in particular for the second plasma discharge during the second phase Phb. However, certain discharge regimes are not electrically attainable without a certain minimum instantaneous electrical power. This is for example the case in DBD type discharge: there is necessarily a minimum power to be dissipated by the synchronous current before the appearance of the high amplitude pulses associated with this regime.
Une première solution consiste à réduire réchauffement en utilisant une alimentation alternative puisée ou à enveloppe rectangulaire permettant de réduire la puissance moyenne dissipée tout en conservant une puissance instantanée suffisante électriquementA first solution consists in reducing heating by using a pulsed alternating supply or with a rectangular envelope making it possible to reduce the average dissipated power while retaining sufficient instantaneous electric power.
Une seconde solution consiste, lorsque l'humidificateur est un humidificateur à évaporation, à maintenir la température de l'humidificateur à une température proche et légèrement inférieure à la température de la surface à stériliser de manière à maintenir une humidité relative constante au niveau de l'objet. Cette configuration ne s'applique que dans le cas de surfaces simples dont la température peut être mesurée directement ou estimée à partir de la température du gaz environnant. De plus, il faut s'assurer qu'il n'existe pas de point froid entre l'humidificateur et la zone de décharge. Une autre solution consiste à utiliser un humidificateur à vaporisation pour sursaturer le gaz en eau afin que l'humidité relative après echauffement soit suffisante. Dans ce cas, la décharge sert également d'évaporateur aux micro-gouttelettes créées par l'humidificateur : la vaporisation est réglée de manière à maintenir l'humidité à la température de l'objet à un niveau suffisant. Cette configuration demande un contrôle précis des gradients de température et ne fonctionne que si la quantité de micro-gouttelettes nécessaire n'est pas supérieure à la limite acceptable par la décharge.A second solution consists, when the humidifier is an evaporative humidifier, of maintaining the temperature of the humidifier at a temperature close to and slightly below the temperature of the surface to be sterilized so as to maintain a constant relative humidity at the level of the 'object. This configuration only applies in the case of simple surfaces whose temperature can be measured directly or estimated from the temperature of the surrounding gas. In addition, it must be ensured that there is no cold spot between the humidifier and the discharge area. Another solution is to use a vaporizing humidifier to supersaturate the gas with water so that the relative humidity after heating is sufficient. In this case, the discharge also serves as an evaporator for the micro-droplets created by the humidifier: the vaporization is adjusted so as to maintain the humidity at the temperature of the object at a sufficient level. This configuration requires precise control of the temperature gradients and only works if the quantity of microdroplets required does not exceed the limit acceptable by the discharge.
La première phase Pha de mise à l'équilibre du réacteur se termine quand l'action stérilisante des espèces produites par le second plasma peut effectivement débuter, soit quand les conditions chimiques sont favorables à la stérilisation, à la fois en terme d'humidité et d'équilibre chimique plus général. L'apport de vapeur d'eau est assuré par le débit de gaz passant par la chambre d'humidification : il est donc limité par la capacité de la chambre d'humidification à humidifier un débit donné. L'effet de la décharge du premier plasma est limité par la production maximum de la zone de décharge qui est une fonction du débit. Dans le cas général, il existe donc un débit optimum qui doit tenir compte des deux objectifs. Dans certains cas, l'introduction de l'humidité et la décharge du premier plasma peuvent ne pas être simultanées. A la fin de la phase Pha, l'humidité mesurée au niveau du capteur 46 permet de vérifier que le seuil d'humidité nécessaire est atteint.The first phase of bringing the reactor into equilibrium ends when the sterilizing action of the species produced by the second plasma can effectively begin, that is to say when the chemical conditions are favorable for sterilization, both in terms of humidity and of more general chemical equilibrium. The supply of water vapor is provided by the gas flow passing through the humidification chamber: it is therefore limited by the capacity of the humidification chamber to humidify a given flow. The effect of the discharge of the first plasma is limited by the maximum production of the discharge zone which is a function of the flow. In the general case, there is therefore an optimum flow rate which must take account of the two objectives. In some cases, the introduction of moisture and the discharge of the first plasma may not be simultaneous. At the end of the Pha phase, the humidity measured at the sensor 46 makes it possible to verify that the necessary humidity threshold is reached.
La décharge du premier plasma est choisie de manière à minimiser le temps de mise à l'équilibre de l'enceinte. La puissance doit être choisie de manière à garantir une température acceptable en fin de cycle de traitement. Ceci peut par exemple impliquer d'appliquer une puissance décroissante au cours du temps pour permettre un retour à une température inférieure.The discharge of the first plasma is chosen so as to minimize the time for bringing the enclosure into equilibrium. The power must be chosen so as to guarantee an acceptable temperature at the end of the treatment cycle. This can for example imply applying a decreasing power over time to allow a return to a lower temperature.
La décharge du second plasma est choisie en fonction de son action sporicide en présence d'humidité. Sa puissance est limitée pour garantir une température acceptable pendant toute sa durée. Parmi les différentes possibilités, les inventeurs ont par exemple montré (voir le tableau 6 suivant) que le régime de streamer en tension continu ou le régime en décharge DBD puisée avaient une action sporicide menant à des temps de réduction décimal D mesurés sur des spores bactériennes de Bacillus subtilis de l'ordre de quelques minutes pour des puissances inférieures à 1W/L The discharge of the second plasma is chosen according to its sporicidal action in the presence of moisture. Its power is limited to guarantee an acceptable temperature throughout its duration. Among the various possibilities, the inventors have shown, for example (see Table 6 below) that the streamer regime in continuous voltage or the regime in pulsed DBD discharge had a sporicidal action leading to decimal reduction times D measured on bacterial spores of Bacillus subtilis of the order of a few minutes for powers less than 1W / L
Tableau 6 : comparaison entre la décharge en tension continue et la décharge DBD.Table 6: comparison between the DC voltage discharge and the DBD discharge.
Le capteur 46 permet de vérifier que l'humidité est suffisante pendant tout le déroulement de la phase Phb.The sensor 46 makes it possible to verify that the humidity is sufficient throughout the course of the Phb phase.
Il est à noter que, dans le cas particulier où les décharges des phases Pha et Phb peuvent être produites en même temps (sources différentes, signaux électriques superposables, etc.), il peut être intéressant d'assurer un chevauchement des phases Pha et Phb, la phase Phb débutant avant le fin de la phase Pha. Ainsi, le remplissage de l'enceinte de traitement par le gaz de la phase Phb est achevé à la fin de la phase Pha et la phase Phb est alors immédiatement opérationnelle. Enfin, la troisième phase Phc est une phase de rinçage effectuée à partir du gaz non humidifié. Le paramètre principal est donc le débit dépendant du volume de l'enceinte.It should be noted that, in the particular case where the discharges of the Pha and Phb phases can be produced at the same time (different sources, superimposable electrical signals, etc.), it may be advantageous to ensure an overlap of the Pha and Phb phases , the Phb phase starting before the end of the Pha phase. Thus, the filling of the treatment enclosure with the gas of the Phb phase is completed at the end of the Pha phase and the Phb phase is then immediately operational. Finally, the third phase Phc is a rinsing phase carried out from the non-humidified gas. The main parameter is therefore the flow depending on the volume of the enclosure.
Le capteur multiparamètres 46 placé en sortie de l'enceinte de traitement 10 permet de déterminer la fin de la phase Phc correspondant au retour à une composition chimique acceptable pour le stockage. De préférence, le critère est basé sur la mesure d'humidité et d'ozone fourni par ce capteur. Le capteur d'ozone est de préférence un capteur fonctionnant dans une gamme intermédiaire, typiquement 1 à 3000 ppmThe multi-parameter sensor 46 placed at the outlet of the treatment enclosure 10 makes it possible to determine the end of the Phc phase corresponding to the return to a chemical composition acceptable for storage. Preferably, the criterion is based on the measurement of humidity and ozone provided by this sensor. The ozone sensor is preferably a sensor operating in an intermediate range, typically 1 to 3000 ppm
Un premier exemple de réalisation d'un dispositif de stérilisation conforme au principe énoncé précédemment est illustré à la figure 4. Il s'agit d'un ensemble modulaire avec une unité centrale 60 à laquelle sont reliés différents types d'enceintes de traitement 74-80, 120. Cette configuration modulaire permet de traiter, simultanément ou non, un ensemble d'enceintes adaptées en nombre, forme et volume à ces objets à partir d'une seule unité centrale comportant une ou plusieurs alimentations haute tension et d'un seul système de gestion du gaz (assurant l'alimentation et la récupération) contenu dans l'unité centrale. L'utilisation de plusieurs alimentations haute tension et de plusieurs chambres d'humidification permet de simplifier le système de régulation et permet une utilisation asynchrone de boîtiers différents et le recours à plusieurs capteurs multiparamètres permet de contrôler la composition du gaz récupéré avant filtration pour déterminer ou vérifier le temps associé à chaque phase. La zone de stérilisation peut être de taille variable ou standardisée selon les besoins de l'utilisateur. En adaptant la forme et le volume de la zone aux objets à stériliser, il est possible d'optimiser la circulation de l'agent stérilisant (sa vitesse d'écoulement et sa concentration) autour des objets et ainsi d'assurer un traitement homogène. Le gaz après traitement est ensuite retourné à cette unité centrale par une ou plusieurs entrées d'évacuation du gaz. Ce type de dispositif peut être proposé car le faible coût de mise en oeuvre du procédé permet de multiplier les zones de traitement et donc de fragmenter les volumes traités.A first exemplary embodiment of a sterilization device in accordance with the principle stated above is illustrated in FIG. 4. It is a modular assembly with a central unit 60 to which are connected different types of treatment chambers 74- 80, 120. This modular configuration makes it possible to process, simultaneously or not, a set of speakers adapted in number, shape and volume to these objects from a single central unit comprising one or more high voltage power supplies and a single gas management system (ensuring supply and recovery) contained in the central unit. The use of several high voltage power supplies and several humidification chambers simplifies the regulation system and allows asynchronous use of different boxes and the use of several multi-parameter sensors makes it possible to control the composition of the gas recovered before filtration to determine or check the time associated with each phase. The sterilization zone can be of variable size or standardized according to the needs of the user. By adapting the shape and volume of the area to the objects to be sterilized, it is possible to optimize the circulation of the sterilizing agent (its flow speed and its concentration) around the objects and thus to ensure a homogeneous treatment. The gas after treatment is then returned to this central unit by one or more gas discharge inlets. This type of device can be proposed because the low cost of implementing the method makes it possible to multiply the treatment zones and therefore to fragment the volumes treated.
Cet ensemble modulaire comporte une unité centrale commune contenant la source de mélange gazeux, une ou plusieurs chambres d'humidification et une ou plusieurs alimentations haute tension. L'unité centrale 60 comporte une ou plusieurs sorties de gaz (par exemple 62) et un nombre correspondant de sorties haute tension (par exemple 64) alimentant une ou plusieurs enceintes de traitement comportant chacune une zone de production du plasma 68, 70, 72 correspondant à la zone de production du plasma 10a et fournissant du gaz stérilisant à une zone de stérilisation 76, 78, 80 correspondant à la zone de stérilisation 10b contenant les objets devant être traités. Les zones de production du plasma et de stérilisation peuvent former deux zones distinctes d'une même enceinte (par exemple les enceintes 74 et 130), ou elles peuvent intégrer chacune une enceinte séparée appelée alors enceinte de production du plasma (dans le cas des enceintes 68, 70, 72) ou enceinte de stérilisation (pour les enceintes 76, 78, 80). Avantageusement, tout ou partie de l'ensemble du dispositif est placé dans une cage de Faraday pour limiter les interférences créées par la décharge. Des moyens d'indication et de commande 84, 86, 88, 90 disposés sur l'unité centrale 60 en regard des enceintes correspondantes auxquelles ils sont associés permettent d'assurer un contrôle individuel de chaque enceinte en assurant le démarrage du cycle de stérilisation et le réglage du temps des différentes phases du traitement, en réglant le débit de consigne, le courant de régulation appropriés et la forme du signal de tension, et éventuellement en définissant la composition du mélange gazeux à mettre en oeuvre. Le volume de l'enceinte détermine le nombre et la taille des sources plasma utilisées : il a donc une influence directe sur la consigne de débit et de courant. Cette consigne dépend aussi du régime de décharge choisi, donc de la phase en cours. Le suivi des différentes commandes est assuré par la sortie d'une étiquette imprimée 94 sur une imprimante 96 intégrée à l'unité centrale 60. Pour chaque enceinte, qui porte un numéro d'identification spécifique, il est ainsi possible de mentionner sur cette étiquette la date du traitement et les paramètres du cycle de stérilisation, notamment sa durée. Les enceintes peuvent être munies d'un système d'identification automatique, par exemple à base de codes barres ou d'étiquettes électroniques 98a de type RFID (RadioFrequency IDdentification) ou de type IRC (InfraRed Communication), qui permet par l'intermédiaire d'un lecteur correspondant 98b de l'unité centrale de déterminer automatiquement les valeurs de débit de consigne et le courant de régulation appropriés et de calculer le temps des différentes phases du cycle de stérilisation. Ces étiquettes électroniques peuvent être placées à l'intérieur de l'enceinte et être avantageusement munies de capteurs permettant de contrôler le cycle de stérilisation, notamment des capteurs de mesure chimiques pour par exemple la mesure de l'humidité, de l'ozone, du pH, ou du taux en dioxyde d'azote.This modular assembly comprises a common central unit containing the source of gas mixture, one or more humidification chambers and one or more high voltage power supplies. The central unit 60 comprises one or more gas outlets (for example 62) and a corresponding number of high voltage outlets (for example 64) supplying one or more treatment chambers each comprising a plasma production area 68, 70, 72 corresponding to the plasma production zone 10a and supplying sterilizing gas to a sterilization zone 76, 78, 80 corresponding to the sterilization zone 10b containing the objects to be treated. The plasma production and sterilization zones can form two distinct zones of the same enclosure (for example enclosures 74 and 130), or they can each integrate a separate enclosure then called plasma production enclosure (in the case of enclosures 68, 70, 72) or sterilization enclosure (for enclosures 76, 78, 80). Advantageously, all or part of the entire device is placed in a Faraday cage to limit the interference created by the discharge. Indicating and control means 84, 86, 88, 90 arranged on the central unit 60 opposite the corresponding speakers with which they are associated make it possible to ensure individual control of each enclosure by ensuring the start of the sterilization cycle and the adjustment of the time of the different phases of the treatment, by adjusting the set flow rate, the appropriate regulation current and the signal form voltage, and possibly by defining the composition of the gas mixture to be used. The volume of the enclosure determines the number and size of the plasma sources used: it therefore has a direct influence on the flow and current setpoint. This setpoint also depends on the discharge regime chosen, and therefore on the phase in progress. The follow-up of the various commands is ensured by the output of a label printed 94 on a printer 96 integrated into the central unit 60. For each enclosure, which carries a specific identification number, it is thus possible to mention on this label the date of treatment and the parameters of the sterilization cycle, including its duration. The loudspeakers can be fitted with an automatic identification system, for example based on bar codes or 98a electronic labels of the RFID (RadioFrequency IDdentification) type or of the IRC (InfraRed Communication) type, which allows via '' a corresponding reader 98b of the central unit to automatically determine the values of desired flow rate and the current of regulation and to calculate the time of the various phases of the cycle of sterilization. These electronic tags can be placed inside the enclosure and advantageously be fitted with sensors making it possible to control the sterilization cycle, in particular chemical measurement sensors for for example the measurement of humidity, ozone, pH, or the level of nitrogen dioxide.
Les figures 5 et 5a illustrent un exemple de réalisation d'une enceinte de traitement plus spécialement adaptée à la stérilisation d'un endoscope et munie d'une zone unique de production de plasma. Cette enceinte de traitement 120 se caractérise par une géométrie particulière des électrodes constituant la zone de production du plasma qui permet également la production in situ des espèces chimiques stérilisantes. En effet, avec les techniques de stérilisation conventionnelles, les zones internes des objets peuvent poser des difficultés de stérilisation si les principes actifs ont du mal à les atteindre. Le problème est particulièrement vrai pour les cavités ou l'intérieur des tubes, comme par exemple dans le cas des canaux des endoscopes. Or, le procédé de stérilisation de l'invention qui peut parfaitement être appliqué à la stérilisation de ces cavités permet également de résoudre simplement ce problème d'accès à ces zones internes d'objets de forme très allongée. L'enceinte 120 se présente sous la forme d'un boîtier pouvant être hermétiquement fermé et dont l'espace intérieur (la zone de stérilisation proprement dite) est arrangé en fonction de la forme de l'objet à traiter 122. Ainsi, dans l'exemple illustré, l'endoscope étant replié à plat dans l'enceinte, il est défini une zone unique de production du plasma 124 au niveau de la tête 126 de l'endoscope. Le gaz vecteur est amené au boîtier de l'unité centrale 60 par une liaison externe 128 et est redistribué à la zone de production du plasma respectivement par une canalisation interne 130. Les électrodes de cette zone de production du plasma sont reliées par une liaison 132 à un connecteur haute tension externe 134 en liaison avec un connecteur compatible correspondant 136 de l'unité centrale commune 60. Une liaison 138 permet l'évacuation vers cette unité centrale 60 du gaz après traitement. Pour assurer une bonne stérilisation de la surface interne du canal de l'endoscope 140, la zone de stérilisation est formée d'une première zone 142 entourant la tête de l'endoscope 126 et maintenue en légère surpression pour assurer le débit désiré à l'intérieur du canal 140, le reste de l'instrument étant placé dans une seconde zone 144 séparée de la précédente par un passage 146 de diamètre déterminé et qui permettra le traitement de la surface externe de l'endoscope. Ce passage en créant une restriction annulaire autour de l'endoscope permet de maintenir la première zone 142 légèrement sous pression. Dans un mode de réalisation alternatif, il est possible.de relier le bout du canal à une pompe permettant de créer une légère dépression afin d'assurer l'écoulement dans le canal afin d'utiliser la même source plasma. Bien entendu, des clapets anti-retour et/ou des filtres anti-bactériens sont prévus aux interfaces du boîtier 100 pour assurer son étanchéité après sa déconnexion de l'unité centrale commune 60. Un contrôle individuel de ce boîtier est assuré par un moyen d'indication et de commande 92 placé sur l'unité centrale. Le procédé amélioré ainsi décrit est à la fois simple de conception, car l'enceinte n'a pas besoin de résister à des différences de pression importante et le système d'alimentation en gaz est simplifié, et simple d'utilisation, car il n'y a pas de produits chimiques à manipuler avant et après le cycle de stérilisation et les risques de pollution sont limités. En outre, le système d'alimentation haute tension et à basse fréquence présente une structure simple et adaptable à différentes configurations.FIGS. 5 and 5a illustrate an exemplary embodiment of a treatment enclosure more specifically adapted to the sterilization of an endoscope and provided with a single plasma production zone. This treatment chamber 120 is characterized by a particular geometry of the electrodes constituting the plasma production zone which also allows the in situ production of sterilizing chemical species. Indeed, with conventional sterilization techniques, the internal areas of objects can pose sterilization difficulties if the active ingredients have difficulty reaching them. The problem is particularly true for cavities or the interior of tubes, as for example in the case of endoscope channels. However, the sterilization method of the invention which can perfectly be applied to the sterilization of these cavities also makes it possible to simply solve this problem of access to these internal zones of objects of very elongated shape. The enclosure 120 is in the form of a hermetically sealed casing, the interior space of which (the sterilization zone proper) is arranged according to the shape of the object to be treated 122. Thus, in the 'illustrated example, the endoscope being folded flat in the enclosure, it is defined a single plasma production area 124 at the level of the head 126 of the endoscope. The carrier gas is brought to the housing of the central unit 60 by an external link 128 and is redistributed to the plasma production zone respectively by an internal pipe 130. The electrodes of this plasma production zone are connected by a link 132 to an external high voltage connector 134 in connection with a corresponding compatible connector 136 of the common central unit 60. A link 138 allows the evacuation to this central unit 60 of the gas after treatment. To ensure good sterilization of the internal surface of the endoscope channel 140, the sterilization zone is formed of a first zone 142 surrounding the head of the endoscope 126 and maintained at slight overpressure to ensure the desired flow rate at the inside the channel 140, the rest of the instrument being placed in a second zone 144 separated from the previous one by a passage 146 of determined diameter and which will allow the treatment of the external surface of the endoscope. This passage by creating an annular restriction around the endoscope keeps the first zone 142 slightly under pressure. In an alternative embodiment, it is possible to connect the end of the channel to a pump allowing a slight depression to be created in order to ensure the flow in the channel in order to use the same plasma source. Of course, non-return valves and / or anti-bacterial filters are provided at the interfaces of the housing 100 to ensure its tightness after its disconnection from the common central unit 60. Individual control of this housing is ensured by means of indication and control 92 placed on the central unit. The improved process thus described is both simple in design, since the enclosure does not need to resist differences in high pressure and the gas supply system is simplified and easy to use, since there are no chemicals to handle before and after the sterilization cycle and the risks of pollution are limited. In addition, the high voltage and low frequency power system has a simple structure and can be adapted to different configurations.
Les applications proposées concernent essentiellement le domaine médical mais le procédé peut être étendu à bien d'autres applications industrielles, par exemple dans les domaines agroalimentaire ou pharmaceutique. The proposed applications relate mainly to the medical field, but the process can be extended to many other industrial applications, for example in the food or pharmaceutical fields.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de stérilisation par plasma en présence d'humidité (14) à partir d'un gaz non biocide contenant de l'oxygène et de l'azote d'au moins un objet (20) placé en dehors de la décharge dans une enceinte de traitement étanche (10) soumise sensiblement à la pression atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :1. A method of sterilization by plasma in the presence of moisture (14) from a non-biocidal gas containing oxygen and nitrogen from at least one object (20) placed outside the discharge in a sealed treatment enclosure (10) subjected substantially to atmospheric pressure, characterized in that it comprises the following stages:
- introduction du gaz non biocide humidifié dans l'enceinte de traitement, - création d'une décharge d'un premier plasma A pendant une durée déterminée permettant de garantir l'efficacité d'espèces stérilisantes créées lors de la phase suivante dans l'ensemble de l'enceinte,- introduction of the non-biocidal gas humidified in the treatment enclosure, - creation of a discharge of a first plasma A for a determined period making it possible to guarantee the effectiveness of sterilizing species created during the following phase as a whole of the enclosure,
- création d'une décharge d'un second plasma B pendant une durée déterminée permettant la stérilisation dudit objet, - rinçage de l'enceinte de traitement pendant une durée déterminée de façon à garantir une atmosphère non polluante lors de l'ouverture ultérieure de l'enceinte.- creation of a discharge of a second plasma B for a determined period allowing the sterilization of said object, - rinsing of the treatment chamber for a determined period so as to guarantee a non-polluting atmosphere during the subsequent opening of the 'pregnant.
2. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites durées déterminées sont en outre calculées en fonction du volume de l'enceinte de traitement.2. A sterilization method according to claim 1, characterized in that said determined durations are further calculated as a function of the volume of the treatment enclosure.
3. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fin de l'étape de rinçage est détectée par le franchissement d'un seuil mesuré par un capteur multiparamètres (46) placé en sortie de l'enceinte de traitement. 3. A sterilization method according to claim 1, characterized in that the end of the rinsing step is detected by crossing a threshold measured by a multi-parameter sensor (46) placed at the outlet of the treatment enclosure.
4. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la décharge du premier plasma et l'introduction de l'humidité sont simultanées.4. A sterilization method according to claim 1, characterized in that the discharge of the first plasma and the introduction of moisture are simultaneous.
5. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les décharges des premier et second plasmas utilisent une même source plasma (12).5. A sterilization method according to claim 1, characterized in that the discharges of the first and second plasmas use the same plasma source (12).
6. Procédé de stérilisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les décharges des premier et second plasmas sont de nature différente pour permettre une optimisation séparée de chacune des phases. 6. A sterilization method according to claim 5, characterized in that the discharges of the first and second plasmas are of different nature to allow separate optimization of each of the phases.
7. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit du gaz non biocide est différent entre les différentes phases.7. A sterilization process according to claim 1, characterized in that the flow rate of the non-biocidal gas is different between the different phases.
8. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le choix des régimes de décharge pour les premier et second plasmas est déterminé par le type de motif du signal de tension (sinusoïdal, sinusoïdal amorti ou continu), la fréquence de répétition du motif et le courant de consigne total.8. Sterilization method according to claim 1, characterized in that the choice of discharge regimes for the first and second plasmas is determined by the type of pattern of the voltage signal (sinusoidal, sinusoidal damped or continuous), the repetition frequency of the pattern and the total setpoint current.
9. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôle du régime de décharge utilisé est effectué par la détection du courant crête.9. A sterilization method according to claim 1, characterized in that the control of the discharge regime used is carried out by the detection of the peak current.
10. Procédé de stérilisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite détection se fait avec une bande passante de l'ordre de la fréquence entre les impulsions. 10. A sterilization method according to claim 9, characterized in that said detection is carried out with a bandwidth of the order of the frequency between the pulses.
11. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de répétition du motif ou un temps de latence entre les motifs est utilisé pour limiter l'élévation de température au niveau de l'objet à stériliser en conservant un même régime de décharge.11. A sterilization method according to claim 1, characterized in that the repetition frequency of the pattern or a latency time between the patterns is used to limit the rise in temperature at the level of the object to be sterilized while maintaining the same regime of discharge.
12. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est en outre prévu une thermalisation d'un humidificateur à évaporation à une température légèrement inférieure à celle de l'objet pour compenser l'élévation de température due à la décharge.12. A sterilization method according to claim 1, characterized in that there is further provided a thermalization of an evaporative humidifier at a temperature slightly lower than that of the object to compensate for the rise in temperature due to the discharge .
13. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est en outre prévu un contrôle de l'efficacité d'un vaporisateur de façon à compenser l'élévation de température due à la décharge.13. A sterilization method according to claim 1, characterized in that there is further provided a control of the effectiveness of a vaporizer so as to compensate for the rise in temperature due to the discharge.
14. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation haute tension est réalisée à partir d'une alimentation basse tension puisée (102) alimentant un transformateur (100) utilisé comme filtre et comme élévateur de tension. 14. The sterilization method according to claim 1, characterized in that the high voltage supply is produced from a pulsed low voltage supply (102) supplying a transformer (100) used as a filter and as a voltage booster.
15. Procédé de stérilisation selon la revendication 14, caractérisé en ce que le contrôle de la répétition des impulsions basse tension permet de définir le motif élémentaire et d'introduire un temps de latence ajustable.15. The sterilization method according to claim 14, characterized in that the control of the repetition of the low voltage pulses makes it possible to define the elementary pattern and to introduce an adjustable latency time.
16. Procédé de stérilisation selon la revendication 14, caractérisé en ce que la fréquence de répétition des impulsions basse tension est inférieure à la fréquence de résonance du transformateur. 16. Sterilization method according to claim 14, characterized in that the repetition frequency of the low voltage pulses is lower than the resonant frequency of the transformer.
17. Procédé de stérilisation selon la revendication 14, caractérisé en ce que la fréquence de répétition des impulsions basse tension est égale à la fréquence de résonance du transformateur.17. Sterilization method according to claim 14, characterized in that the repetition frequency of the low voltage pulses is equal to the resonant frequency of the transformer.
18. Procédé de stérilisation selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'alimentation est régulée à partir d'une mesure d'un courant, de préférence continu pour une alimentation continue, synchrone pour une alimentation alternative.18. A sterilization method according to claim 14, characterized in that the supply is regulated on the basis of a measurement of a current, preferably continuous for a continuous supply, synchronous for an alternative supply.
19. Procédé de stérilisation selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite mesure de courant est effectuée à travers une résistance ou par mesure de la charge d'un condensateur.19. A sterilization method according to claim 18, characterized in that said current measurement is carried out through a resistor or by measuring the charge of a capacitor.
20. Procédé de stérilisation selon la revendication 19, caractérisé en ce que, dans le cas d'une alimentation continue, la décharge du condensateur est assurée par une mise périodique à la masse. 20. A sterilization method according to claim 19, characterized in that, in the case of a continuous supply, the discharge of the capacitor is ensured by periodic grounding.
21. Procédé de stérilisation selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'alimentation est régulée à partir d'une mesure de courant crête.21. Sterilization method according to claim 18, characterized in that the supply is regulated on the basis of a peak current measurement.
22. Procédé de stérilisation selon la revendication 21, caractérisé en ce que le signal utilisé pour la régulation est lissé avec une constante de temps supérieure à 100 ms, de préférence 1 s.22. Sterilization method according to claim 21, characterized in that the signal used for regulation is smoothed with a time constant greater than 100 ms, preferably 1 s.
23. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes sont réalisées à partir d'une lame comportant une ou plusieurs pointes parallèle à une surface plane ou cylindrique servant de contre-électrodes. 23. The sterilization method according to claim 1, characterized in that the electrodes are produced from a blade comprising one or more points parallel to a flat or cylindrical surface serving as counter-electrodes.
24. Procédé de stérilisation selon la revendication 23, caractérisé en ce que le nombre de pointes est choisi de manière à faciliter l'utilisation des différents régimes de décharge désirés pendant le traitement.24. The sterilization method according to claim 23, characterized in that the number of tips is chosen so as to facilitate the use of the different discharge regimes desired during the treatment.
25. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les décharges des premier et second plasmas se chevauchent de telle sorte que la création du second plasma B débute avant que ne se termine celle du premier plasma A.25. The sterilization method according to claim 1, characterized in that the discharges of the first and second plasmas overlap so that the creation of the second plasma B begins before that of the first plasma A ends.
26. Dispositif de stérilisation comportant plusieurs enceintes de traitement, chaque enceinte de traitement comportant au moins une zone de production de plasma reliée de façon fixe on non à au moins une zone de stérilisation, les zones de production de plasma étant reliées à une unité centrale commune contenant au moins la première source de gaz non biocide, la chambre d'humidification, le système de récupération de résidus gazeux et l'alimentation haute tension, dispositif caractérisé en ce que l'unité centrale comporte autant d'alimentations haute tension que de sorties permettant de traiter des enceintes simultanément en appliquant des régimes de décharge différents.26. A sterilization device comprising several treatment chambers, each treatment chamber comprising at least one plasma production zone connected in a fixed manner or not to at least one sterilization zone, the plasma production zones being connected to a common central unit containing at least the first non-biocidal gas source, the humidification chamber, the gas residue recovery system and the high-voltage power supply, device characterized in that the central unit comprises as many high-voltage power supplies than outputs allowing the speakers to be treated simultaneously by applying different discharge regimes.
27. Dispositif de stérilisation selon la revendication 26, caractérisé en ce que la zone de stérilisation est légèrement sous pression pour permettre l'écoulement dans des capillaires fins. 27. A sterilization device according to claim 26, characterized in that the sterilization zone is slightly pressurized to allow flow into fine capillaries.
28. Dispositif de stérilisiation selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'unité centrale commune comporte un capteur multiparamètres pour chaque voie de connexion permettant de contrôler la composition du gaz sortant d'une enceinte avant filtration.28. A sterilization device according to claim 26, characterized in that the common central unit comprises a multi-parameter sensor for each connection channel making it possible to control the composition of the gas leaving an enclosure before filtration.
29. Dispositif de stérilisation selon la revendication 28, caractérisé en ce que ledit capteur permet de mesurer l'humidité et la concentration en ozone. 29. A sterilization device according to claim 28, characterized in that said sensor makes it possible to measure the humidity and the ozone concentration.
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