EP2646804A1 - Verfahren und vorrichtung zum prüfen von auf objekte energieeintragenden behandlungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum prüfen von auf objekte energieeintragenden behandlungen

Info

Publication number
EP2646804A1
EP2646804A1 EP11820888.3A EP11820888A EP2646804A1 EP 2646804 A1 EP2646804 A1 EP 2646804A1 EP 11820888 A EP11820888 A EP 11820888A EP 2646804 A1 EP2646804 A1 EP 2646804A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
luminescence
energy
chemical compound
treatment
indicator element
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Withdrawn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
EP11820888.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Haertling
Anton Mayer
Jörg Opitz
Jürgen Schreiber
Susan Derenko
Christiane Wetzel
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2646804A1 publication Critical patent/EP2646804A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS 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
    • A61L2/00—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor
    • A61L2/02—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor using physical processes
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/087—Particle radiation, e.g. electron-beam, alpha or beta radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS 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
    • A61L2/00—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor
    • A61L2/26—Accessories
    • A61L2/28—Devices for testing the effectiveness or completeness of sterilisation or disinfection, e.g. indicators which change colour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/54—Determining when the hardening temperature has been reached by measurement of magnetic or electrical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the heat treatment
    • C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS 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
    • A61L2103/00—Materials or objects being the target of disinfection or sterilisation
    • A61L2103/15—Laboratory, medical or dentistry appliances, e.g. catheters or sharps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/05—Grain orientation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for testing energy-consuming treatments on objects.
  • an energy input into an object which may be an object or a material takes place.
  • the energy input can be carried out mechanically, thermally, by irradiation or by electrical and / or magnetic force effects.
  • Such treatments are carried out for the manufacture or modification of objects. For this, a certain minimum energy input is often required, which is crucial for the desired success of the treatment.
  • a dosimeter is described in US Pat. No. 5,569,927 A, in which an optical fluorescence excitation can also be used. Such a dosimeter can be used to determine the irradiation dose of various ionized radiations (e.g., beta, gamma, and X-rays).
  • ionized radiations e.g., beta, gamma, and X-rays.
  • a Dosimetermaterial is used mixed with a polymer, wherein also some chemical compounds are mentioned, which may be doped.
  • a device for nondestructive determination of the dose of radiation is described in document US 2004/0159803 A, in which a luminescent material is exposed to ionizing radiation and a luminescent material is thereby formed.
  • the lumt 'nesgoingde material is irradiated for luminescence excitation with a light source and the thereby detected luminescence light is detected to determine the value of the fluorescence emission, which was obtained by the first irradiation.
  • a device for determining an energy input by absorption during irradiation for sterilization is disclosed in US 2004/0211916 A described.
  • the object to be sterilized is used with a radiation in quantified amount of absorbing material and a cooling medium in a container and then carried out an irradiation.
  • the value of the absorbed energy is determined, which is achieved by a temperature determination.
  • irradiation was used for sterilization in order to kill germs.
  • the use of electron irradiation has been introduced. This provides the possibility of sterilizing implants, prostheses, medical devices and instruments hermetically sealed in a container from the environment.
  • the respective sterilized implants, prostheses, medical devices and instruments can be kept sterile in the container for prolonged periods of time and can only be removed from the container shortly before use.
  • At least a reliable proof of sufficient sterilization can not be provided as long as the implants, prostheses, medical devices and instruments are still enclosed in the container.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for testing on energy-consuming treatments on objects that are designed to be suitable for non-destructive testing of energy-bearing treatments, the test with little effort, in a short time, at least with sufficient detection accuracy and should be carried out safely.
  • the method for testing energy-bearing treatments on objects comprises the following steps:
  • At least one display in a display unit on the basis of the achieved changed luminescence property of the chemical compound via the presence of at least one energy input in the object.
  • At least one chemical compound is used which has a reversible change in the luminescence property or an irreversible change in the luminescence property.
  • the irreversibility of the change in an optical property of the chemical compound used constitutes a time-stable change of at least one optical property of the chemical compound caused by the intended energy input.
  • the change may involve either a shortening or lengthening of the luminescence lifetime r, a change in the luminescence spectrum or an increase or decrease in the luminescence intensity. Due to irreversibility, the above-mentioned time stable change can be checked at any time after the energy input.
  • a luminescence lifetime r associated with the chemical compound and / or an associated luminescence intensity can be determined at a predeterminable time and compared with at least one reference value.
  • the irradiation directed to the indicator element can be pulsed to excite luminescence in the chemical compound.
  • the presence or absence of at least one wavelength in the wavelength spectrum of the radiation emitted as a result of luminescence can be detected.
  • Several chemical compounds may be used in one or more indicator elements that alter their luminescent properties upon reaching different energy inputs.
  • the energy-input treatment of medical implants, prostheses, medical devices and instruments with electron irradiation may be performed for their sterilization.
  • the energy-inputting treatment and the detection tints of the cropled and / or spectrally resolved luminescence detection signals in the detector can be performed on objects housed in hermetically sealed containers and on the indicator element (s).
  • the chemical compound (s) can be used in powder form, with an average particle size in the range of 0.001 pm to 30 pm.
  • the chemical compound (s) can be taken up in a separate container or printed together with a matrix material on a substrate or on the wall of the container, or attached directly to the respective object or in a polymeric material or material embedded in the object.
  • the chemical compound (s) can be taken up in a separate container or printed together with a matrix material on a substrate or on the wall of the container, or attached directly to the respective object or in a polymeric material or material embedded in the object.
  • doped zinc sulfate doped calcium sulfide, doped aluminum gallate, doped calcium tungstate, doped aluminate chromate, doped rare earth compounds such as rare earth fluorides, or doped oxysulfides or doped metal oxides.
  • At least one indicator element associated with an object which is formed with at least one chemical compound which is optically luminescent and whose luminescence property is changeable
  • At least one radiation source with electromagnetic radiation which, as required, emits luminescence on the indicator element with the chemical compound having the treatment-induced change in the luminescent property
  • At least one optical detector which is designed for the time-resolved and / or spectrally resolved detection of luminescence radiation emitted from the chemical compound
  • At least one evaluation unit for the detection of at least one on the object energetically performed treatment At least one evaluation unit for the detection of at least one on the object energetically performed treatment.
  • the assignment of at least one indicator element to the object can be carried out in such a way that the chemical compound (s) are taken up in a separate container or printed together with a matrix material on a substrate or on the wall of the container or attached directly to the respective object or in a polymeric material , the material of the object, is / are embedded.
  • the object of a treatment in particular a corpuscular irradiation, preferably subjected to electron irradiation.
  • a corpuscular irradiation preferably subjected to electron irradiation.
  • ion radiation can be understood.
  • Irradiation in a treatment can also be done with X-rays, UV radiation or IR radiation. It is essential in the process according to the invention that the luminescence properties of the chemical compound reversibly change during the treatment or change irreversibly. This can be the case when a minimum energy input is reached or exceeded.
  • the wavelength distribution of the emitted luminescence radiation can occur. It can then be contained in this wavelength spectrum then at least one other wavelength or at least one wavelength no longer exist.
  • the chemical compound of the indicator element is irradiated with electromagnetic radiation to stimulate luminescence.
  • the emitted luminescence radiation is detected and a comparison with at least one previously determined reference value and / or a reference wavelength or a reference wavelength spectrum is performed for the measurement signals thus acquired.
  • the intensity of the emitted luminescence radiation is preferably detected in a time-resolved manner. A pulsed irradiation is only necessary in the case of a time-resolved detection and should be carried out for such a detection tone.
  • the chemical compounds whose luminescence properties change irreversibly by a treatment can be used in the method according to the invention such that the irradiation for the excitation of luminescence and the detection are preferably carried out subsequent to the energy-introducing treatment.
  • the luminescence lifetime r which is specific for a chemical compound and a present crystal lattice structure, and to compare it with at least one reference value.
  • the luminescence lifetime T can be determined from an exponent law if the luminescence is determined by one or by different electron transitions which can be separated well in time or by a power law with time-overlapping electron transitions. It is advantageous that no dependence on the absolute value of the specific luminescence intensity must be taken into account.
  • the luminescence lifetime r is in! significantly change with a sufficiently high energy input during the treatment, since the crystal lattice structure of the respective chemical compound and thereby also the luminescence lifetime ⁇ has irreversibly changed as a result of the energy input occurring during the treatment. Thus, a reliable proof of the success of the treatment can be led.
  • the service life r can be determined such that the time from switching off the radiation source used for the excitation or starting from a maximum of the emitted luminescence radiation intensity is measured until a threshold value is reached when the emitted luminescence radiation fades.
  • a time-resolved detection can also be carried out in such a way that the intensity of the emitted luminescence radiation is determined for the luminescence excitation at a specific constant time, in each case after the switching off or termination of the irradiation, and compared with a reference value.
  • Irradiation can be carried out with individual pulses whose pulse length can be in the range of 0.1 ms to 100 ms, preferably up to 1 ms.
  • the pulse length can be in the range of 0.1 ms to 100 ms, preferably up to 1 ms.
  • the energy density in the focal spot of the radiation used for the luminescence excitation and the particular chemical compound to be excited should be taken into account.
  • the measurement of the excited state decay in the case of luminescence can preferably be started immediately at the end of a single pulse, the radiation used for the luminescence excitation. The detection can be performed at this time.
  • the detection can then be carried out in a preferred wavelength range and in at least one wavelength.
  • a time measuring resistor should be as small as 5 ms, preferably smaller than 1 ms.
  • the luminescence intensity can be measured at least 100 times, preferably at least 500 times, particularly preferably at least 1000 times, so that a sufficient sampling rate can be achieved.
  • the determination can be made with multiple pulses for the luminescence excitation and decay successively, the accuracy can be increased by averaging in the thus obtainable multiple measurements and the signal-to-noise ratio can be improved.
  • the electromagnetic radiation is defined directed to an indicator element in order to obtain reproducible conditions and comparable measurement results. It is expedient to work with constant intensity and energy. This concerns the individual pulses with which the electromagnetic radiation is directed to an indicator element becomes. At the same time, the energy density in the focal spot, which lies in the irradiated plane, should at least be kept almost constant.
  • the excitation of the luminescence is effected with electromagnetic radiation at at least one wavelength, which is particularly preferably in the wavelength range of the infrared light.
  • the one or more wavelengths / h used for the excitation should not coincide with the wavelength of the luminescence radiation.
  • indicator elements can be irradiated with electromagnetic radiation to excite luminescence from a wavelength range of the UV light, the visible light and / or the infrared light or else with X-ray photons.
  • the particular chemical compound should be selected accordingly.
  • monochromatic electromagnetic radiation having a predetermined wavelength can be used.
  • the selection of the optical detectors can take place taking into account the wavelengths to be detected.
  • photodiodes preferably based on silicon, which are not sensitive to a wavelength of 1300 nm or are only sensitive to a very small extent.
  • an adapted bandpass filter or longpass filter can be arranged in front of an optical detector.
  • germanium-based photodiodes can be used for detection. It is also expedient to arrange a collimating optical element in the beam path of the radiation used for the excitation and / or in front of an optical detector, so that the radiation collimated impinges on an indicator element or the optical detector and thereby a nearly constant energy density in the focal spot or the Figure on the optical detector is also accessible at different distances between the radiation source for excitation and the detector to the respective indicator element.
  • a spectrally resolved detection can be performed.
  • a spectrometer can be used as an optical detector, with the specific wavelengths within the wavelength spectrum of the emitted Lumineszenzstrahlung can be detected. Due to an energy input in the treatment, it may happen that one or more wavelengths in the wavelength spectrum is no longer present or at least one wavelength is new in the wavelength spectrum.
  • a bandpass or edge filter can also be arranged in front of an optical detector for such a determination, with which a desired and predetermined wavelength selection can be achieved during the detection.
  • the treatment can be an electron irradiation of medical implants, prostheses, medical devices and instruments for their sterilization.
  • the chemical compound (s) can be used in powder form and with an average particle size in the range from 0.001 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the chemical compounds can be taken up in a separate container (polymer film bag) or printed together with a matrix material on a substrate or on the container wall, or the chemical compound / s directly attached to the respective object or in a polymeric material be embedded.
  • a chemical compound can also be embedded in the material from which an object has been produced, or in the object material which is subjected to the energy-bearing treatment, so that an integrated indicator element is present.
  • At least one indicator element designed in this way can be used or inserted into a container.
  • a printable ink / paste can be prepared in which particles of the respective chemical compound are contained. This ink can be imprinted directly on the respective object, on a support or on a container wall.
  • a container can be, for example, a blister pack which is formed in part from such a polymer.
  • Possibilities for embedding particles in polymers are, for example, a common extrusion.
  • An ink or embedding in polymer requires a relatively small amount of the chemical compound. Shares of less than 5% by volume but also less than 2% or even 1% may readily be sufficient.
  • Examples of chemical compounds which can be used in the invention are doped zinc suffite, doped calcium sulfite, doped aluminate gaflate, doped aluminum chromate, doped calcium tungstate, doped aluminate chromate, doped rare earth compounds, such as rare earth fluorides, or doped oxysulfides, eg NaYF or Y2O2S, or doped metal oxides.
  • doped zinc suffite doped calcium sulfite, doped aluminate gaflate, doped aluminum chromate, doped calcium tungstate, doped aluminate chromate, doped rare earth compounds, such as rare earth fluorides, or doped oxysulfides, eg NaYF or Y2O2S, or doped metal oxides.
  • doped zinc suffite doped calcium sulfite
  • doped aluminate gaflate doped aluminum chromate
  • doped calcium tungstate doped alumina
  • An irradiation source and an optical detector can be accommodated in a common device or housing.
  • An electronic evaluation unit and control unit can also be integrated therein, which controls the irradiation leading to the excitation of the luminescence and with which the measurement signals detected by the at least one optical detector can be evaluated.
  • This can also be a display for the display of a detection result and an interface for data exchange.
  • a manually operated and actuated device can be used, that the verification can be carried out automatically and display the detection result immediately.
  • Reference values that are specific for unaffected chemical compounds, in particular, can be stored in a memory which can be integrated into the electronic evaluation unit and control unit, with which a radiation source emitting the excitation radiation can be controlled and measured signals detected by a detector can be evaluated.
  • the reference values or reference wavelengths can then, as already explained, be used to prove the ongoing or completed execution of the energy-introducing treatment.
  • optical waveguides optical fibers
  • the inventive method works contactless and non-destructive. It can be done automatically. An impairment of the respective objects can be at least largely avoided. If the detection is performed on objects, it is not necessary for the implementation of the method to open the container or destroy.
  • the container must only have at least one region which is transparent to the radiation used and emitted by the indicator element.
  • sterilized medical implants, prostheses, medical devices and instruments can be hermetically sealed and kept sterile until just prior to immediate use in a package.
  • the sterility can also be checked and proven shortly before opening or use.
  • a change in the luminescence properties can also be effected by means of a heat treatment in which the energy input takes place by heating.
  • the method can also be used for the proof of a sufficient performance of a tempering of objects made of glass or ceramic.
  • an indicator element can be attached directly to such an object during annealing. In this annealing is usually carried out at temperatures in the range between 400 ° C to 600 ° C.
  • chemical compounds rare earth fluoride compounds can be used.
  • An indicator may be prepared with a dispersion containing such a chemical compound and having a predetermined viscosity by simple application or sticking to an object to be tempered.
  • the luminescence lifetime ⁇ of the chemical compound can be determined or known in advance for selected temperatures of a heat treatment and used as a reference value e.
  • a pulsed irradiation of the indicator element for luminescence excitation can be performed.
  • the luminescence lifetime r can then be determined with an optical detector by time-resolved detection and compared with at least one reference value as mentioned above.
  • proof can be provided of the success of the treatment carried out or, if necessary, too high an energy input can be detected.
  • An indicator element can be attached to an object in such a way that it is not visible or influences the aesthetic impression only negatively negatively negatively negatively negatively.
  • the method can also be used on malleable castings or electronic parts (e.g., printed circuit boards) that have been subjected to a heat treatment. Further developments and other special embodiments of the method and the device are specified in further subclaims.
  • FIG. 2 shows in a schematic form the procedure for the detection of the sterilization carried out, in a series of steps, the procedure until the sterilization of an object in a container
  • FIG. 5 shows a time-resolved detected luminescence intensity profile after treatment by irradiation.
  • the method according to the invention for testing treatments 14 that apply energy to objects 1 has the following steps with reference to the device 10 according to FIG. 3:
  • luminescence-triggering irradiation 13 of the chemical compound 3 with electromagnetic radiation for exciting luminescence during the energy-introducing treatment 14 or following the energy-introducing treatment 14 for detecting the energy-input current / instantaneous treatment 14 or energy-carrying treatment 14,
  • At least one chemical compound 3 can be used which has a reversible change or an irreversible change in the luminescence property.
  • At least one chemical compound 3 which preferably has an irreversible change in the luminescence property, wherein the irreversibility of the change of at least one luminescence property of the chemical compound 3 used, causes a stable change in the luminescence property of the chemical compound 3 for detection after completion of the energy-introducing treatment 14 where the time-stable change is either a shortening or lengthening of the luminescence lifetime r, a change in the luminescence spectrum, or an increase or decrease in the luminescence intensity L, optionally due to irreversibility, the time-stable change at any time after the energy-carrying treatment (s) 14 is being tested.
  • a luminescence lifetime r associated with the chemical compound 3 and / or an associated luminescence intensity can be determined after the energy-introducing treatment at a predeterminable time and compared with at least one reference value.
  • the irradiation 13 can be pulsed to excite luminescence.
  • the presence or absence of at least one wavelength in the wavelength spectrum of the luminescence emitted radiation 12 can be detected. It is also possible to use a plurality of chemical compounds 3 in one or more indicator elements 6, which can retain their stably imprinted luminescence property when different energy inputs are also reached.
  • the energy-input treatment 14 of medical implants, prostheses, medical devices, and electron-beam instruments may result in their sterilization. Furthermore, the energy-introducing treatment 14 and the detection of time-resolved and / or spectrally resolved luminescence detection signals 17 can be performed on objects 1 and the indicator element (s) 6 accommodated in hermetically sealed containers 2.
  • the chemical compound (s) 3 can be used in powder form with an average particle size in the range from 0.001 to 30 ⁇ m.
  • the chemical compound (s) 3 can be accommodated in a separate container 2, printed together with a matrix material on a substrate or on the container wall, or attached directly to the respective object 1 or in a polymer Material or be embedded in the material of the object 1.
  • a separate container 2 printed together with a matrix material on a substrate or on the container wall, or attached directly to the respective object 1 or in a polymer Material or be embedded in the material of the object 1.
  • the device performing the method 10 for testing treatments 14 energy-input on objects 1 is shown in FIG. 3, wherein the treatments 14 are carried out in at least one device 8 for carrying out an energy-carrying treatment 14, and the device comprises 0
  • At least one optical detector 5 which is designed for the time-resolved and / or spectrally resolved detection of luminescence radiation 12 emitted from the chemical compound 3, and
  • At least one evaluation unit 9 for the demonstrable determination of at least one treatment carried out on the object 1 in an energy-carrying manner.
  • a control unit 11 and the evaluation unit 9 may be integrated, which control for the leading to the excitation of the luminescence irradiation 13 and evaluate the detected with the optical detector 5 measuring signals 17.
  • the radiation source 4 and the optical detector 5 can be accommodated in a common device or housing 7.
  • At least one memory 16 can be used for reference values 18 or for reference wavelengths, which are specific for non-contained chemical compounds 3 in particular. are provided, which is integrated in the evaluation unit 9 and control unit 11.
  • the luminescent radiation 12 used for the excitation with electromagnetic radiation 13, as well as the luminescent radiation 12 emitted by an indicator element 6, can be guided via flexibly deformable optical waveguides.
  • an object 1 equipped with an indicator element 6 and the chemical compound 3 in process I can first be cleaned in a process II (cleaning), then in process III (enclosure) in a container 2 be hermetically sealed from the environment.
  • the indicator element 6 can consist of an enclosed carrier, in which the luminescent chemical compound 3 is printed with dispersion lacquer as a matrix, such as a printing ink.
  • the imprint of the indicator element 6 can also be made on the inner wall of the container 2.
  • the container 2 may be a per se known blister packaging, which may be formed to a part of an optically transparent polymer film and to another part of polymer-coated paper or aluminum.
  • a process IV is illustrated, in which the irradiation 14 can be carried out for sterilization.
  • the irradiation 14 is effected by two electron beam sources 8 arranged opposite one another.
  • this effect can also be achieved with a single electron beam source 8 with simultaneous movement, eg rotation of the object 1 with the container 2.
  • the irradiation 14 with electrons can, for example, take place with an electron energy of, for example, 200 keV over a period of 100 ms, so that a dose of the irradiation 14 of 30 kGy is deposited, which has been sufficient for the sterilization.
  • the proportion of or amount of chemical compound 3 present in the indicator element 6, which can change its luminescence properties as a result of the irradiation 14, can be selected according to the respective irradiation dose.
  • an electromagnetic radiation 13 from a radiation source 4, for example a laser diode or an LED with a wavelength of 900 nm to 1000 nm, a power less than 1 W, preferably less than 100 mW with a pulse length less than 5 ms , which may also be less than 1 ms, directed to the indicator element 6 in the container 2 and stimulated fluorescence or luminescence.
  • the luminescence radiation emitted thereby has, for example, a wavelength in the wavelength range from 1000 nm to 1300 nm. This detection occurred at times when the radiation source 4 no radiation emitted for excitation.
  • a trigger 20 can be arranged as the control unit between the radiation source 4 emitting the luminescence-exciting radiation 13 and the triggering of a pulse of the electromagnetic radiation 13 on the indicator element 6 and the detection of the luminescence radiation 12 by means of the optical detector 5 referred to the trigger signaled to the detector 5 and the two processes are switched equal.
  • the diagram shown on the right in FIG. 3a shows the decay behavior 19 of the luminescence intensity I L as a function of the time t after an excitation radiation 13 with an infrared (IR) pulse.
  • the value typical for the lifetime ⁇ lies with this indicator element 6, for the chemical compound not influenced by the treatment with electron radiation, for example 1614 MS.
  • Chemical compound 3 in this case was a sidearm fluoride ( Figure 4).
  • FIGS. 4 and 5 each show time-resolved detected luminescence intensity profiles before treatment and after treatment by irradiation. It is clear that a luminescence lifetime r before such irradiation with the value 1614 ps and after irradiation with the Value 424 MS has been determined. This represents a significant difference that is sufficient for a proof of a completed treatment 14.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zum Prüfen von auf Objekte (1) energieeintragenden Behandlungen (14), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Bindung mindestens einer chemischen, optisch lumineszenzfähigen Verbindung (3) an mindestens ein Indikatorelement (6) zur Prüfung der Behandlungen (14), wobei mindestens eine Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3) veränderbar ist, - Zuordnung mindestens eines Indikatorelements (6) zum Objekt (1), wobei das Indikatorelement (6) und das Objekt (1) gleichzeitig denselben Bedingungen der energieeintragenden Behandlung (14) ausgesetzt werden, - Veränderung der Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3), wobei das Niveau der Veränderung der Lumineszenzeigenschaft von der energieeintragenden Behandlung (14) abhängt, - Bestrahlung (13) der chemischen Verbindung (3) mit einer auf das Indikatorelement (6) gerichteten elektromagnetischen Strahlung zur Anregung der Lumineszenz während der energieeintragenden Behandlung oder im Anschluss an die energieeintragende Behandlung (14) zum Nachweis der energieeintragend momentanen Behandlung (14) oder energieeintragend durchgeführten Behandlung (14), - zeitaufgelöste und/oder spektralaufgelöste Detektion einer in Folge von Lumineszenz der chemischen Verbindung von dem Indikatorelement (6) emittierten elektromagnetischen Strahlung (12) während der lumineszenzauslösenden Bestrahlung (13) oder nach dem Abschalten der lumineszenzauslösenden Bestrahlung (13), - Bereitstellung von zeitaufgelösten und/oder spektralaufgelösten Detektionssignalen von einem Detektor (5) an zumindest eine Auswerteeinheit (9), in der erfolgen · ein Vergleich zwischen den Detektionssignalen (17) und von in einem Speicher (16) gespeicherten Referenzsignalen (18) aus mindestens einem vorab ermittelten Referenzwert und/oder mindestens einer Referenzwellenlänge oder aus mindestens einem Referenzwellenlängenspektrum und · eine nachweisliche Feststellung der auf das Objekt (1) energieeintragend durchgeführten Behandlung/en (14), sowie - eine Anzeige in einer Anzeigeeinheit (15) nach Prüfung über das Vorhandensein mindestens eines Energieeintrags (14) im Objekt (1) auf der Basis der erreichten veränderten Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von auf Objekte energieeintragenden Behandlungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von auf Objekte energieeintragenden Behandlungen. Bei der Behandlung erfolgt ein Energieeintrag in ein Objekt, das ein Gegenstand oder ein Material sein kann. Der Energieeintrag kann mechanisch, thermisch, durch Bestrahlung oder durch elektrische und/oder magnetische Krafteinwirkungen durchgeführt werden. In vielen Bereichen werden solche Behandlungen für die Herstellung oder für die Modifikation von Objekten durchgeführt. Hierfür ist häufig ein bestimmter Min- destenergieeintrag erforderlich, der für den gewünschten Erfolg der Behandlung entscheidend ist.
Es besteht daher das Erfordernis der Clberprüfbarkeit, ob ein ausreichender Energieeintrag stattgefunden hat, der möglichst zerstörungsfrei, mit geringem Aufwand, in kurzer Zeit, automatisiert und gefahrlos durchgeführt werden kann. Die meisten bekannten Prüfverfahren erfüllen diese Anforderungen aber nicht, zumindest nicht ausreichend im gewünschten Umfang.
Die Überprüfung mit Röntgen- oder anderer Strahlung ist entweder aufwändig (Computertomografie, Kern- oder Elektronenspinresonanz) oder bei Einsatz von Dosimetern im Fall einer Bestrahlung ist ein sehr großer Zeitumfang erforderlich, um ausreichend genaue Oberprüfungen vornehmen zu können.
Ein Dosimeter ist in der Druckschrift US 5,569,927 A beschrieben, bei dem auch eine optische Fluoreszenzanregung eingesetzt werden kann. Ein solches Dosimeter kann zur Bestimmung der Bestrahlungsdosis verschiedener ionisierter Strahlungen (z.B. Beta-, Gamma- und Röntgenstrahlung) eingesetzt werden. Dabei wird ein Dosimetermaterial mit einem Polymer vermischt genutzt, wobei auch einige chemische Verbindungen genannt sind, die dotiert sein können.
Eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Bestimmung der Dosis von Strahlung ist in der Druckschrift US 2004/0159803 A beschrieben, bei der ein Lumineszenzmaterial einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt wird und dabei ein lumineszie- rendes Material gebildet wird. Das lumt'neszierende Material wird zur Lumineszenzanregung mit einer Lichtquelle bestrahlt und das dabei detektierte Lumineszenzlicht wird detektiert, um den Wert der Fluoreszenzemission, die durch die erste Bestrahlung erreicht wurde, zu bestimmen.
Eine Einrichtung zur Bestimmung eines Energieeintrages durch Absorption bei einer Bestrahlung für eine Sterilisation ist in der Druckschrift US 2004/0211916 A beschrieben. Dabei werden das zu sterilisierende Objekt mit einem Strahlung in quantifizierter Menge absorbierenden Material und einem Kühlmedium in einen Behälter eingesetzt und dann eine Bestrahlung durchgeführt. Es wird der Wert der absorbierten Energie bestimmt, was durch eine Temperaturbestimmung er- reicht wird.
So ist insbesondere die Sterilisierung, wie sie im medizinischen Bereich erforderlich ist, problematisch. Implantate, Prothesen, medizinische Geräte und Instrumente werden bisher überwiegend in Autoklaven sterilisiert. Dabei ist das Errei- chen und Halten einer Mindesttemperatur über einen ausreichend großen Zeitraum erforderlich. Problematisch ist es dabei außerdem, dass zumindest bei der Entnahme aus dem Autoklaven die Sterilität beeinträchtigt werden kann.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde eine Bestrahlung zum Sterilisieren ein- gesetzt, um Keime abzutöten. In jüngster Vergangenheit wurde der Einsatz einer Elektronenbestrahlung eingeführt. Dadurch besteht die Möglichkeit des Sterilisierens von Implantaten, Prothesen, medizinische Geräten und Instrumenten, die in einem Behältnis hermetisch gegenüber der Umwelt abgeschlossen sind. Die jeweiligen sterilisierten Implantate, Prothesen, medizinische Geräte und Instru- mente können in dem Behältnis über längere Zeiträume steril gehalten und erst kurz vor ihrem Einsatz aus dem Behältnis entnommen werden.
Ein sicherer Nachweis der Durchführung einer ausreichenden Sterilisierung kann zumindest nicht geführt werden, so lange die Implantate, Prothesen, medizini- sehe Geräte und Instrumente noch im Behältnis eingeschlossen sind.
Bei weiteren anderen Verfahren, bei denen Objekte einer thermischen Behandlung unterzogen werden, kann der Nachweis über den Erfolg der durchgeführten Behandlung zerstörungsfrei nur mit erheblichem Aufwand erfolgen, was zumin- dest auf komplexe dreidimensionale Geometrien zutrifft, wie dies beispielsweise bei Hinterschneidungen der Fall ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von auf Objekte energieeintragenden Behandlungen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, Objekte auf energieeintragende Behandlungen zerstörungsfrei zu prüfen, wobei die Prüfung mit geringem Aufwand, in kurzer Zeit, zumindest mit ausreichender Nachweisgenauigkeit und gefahrlos durchgeführt werden soll.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 12 gelöst.
Das Verfahren zum Prüfen von auf Objekte energieeintragenden Behandlungen weist folgende Schritte auf:
- Bindung mindestens einer chemischen, optisch lumineszenzfähigen Verbindung in/an mindestens ein Indikatorelement zur Prüfung der Behandlungen, wobei die Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung veränderbar ist,
- Zuordnung mindestens eines Indikatorelements zum Objekt, wobei das Indikatorelement und das Objekt gleichzeitig denselben Bedingungen der energieeintragenden Behandlung ausgesetzt werden,
- Veränderung der Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung, wobei das Niveau der Veränderung der Lumineszenzeigenschaft von der ener- gieeintragenden Behandlung abhängt,
- Bestrahlung der chemischen Verbindung mit einer auf das Indikatorelement gerichteten elektromagnetischer Strahlung zur Anregung von Lumineszenz während der energieeintragenden Behandlung oder im Anschluss an die energieeintragende Behandlung zum Nachweis der energieeintragend mo- mentanen Behandlung oder energieeintragend durchgeführten Behandlung,
- zeitaufgelöste und/oder spektralaufgelöste Detektion der in Folge von Lumineszenz der chemischen Verbindung von dem Indikatorelement emittierten elektromagnetischen Strahlung während der lumineszenzauslösenden Bestrahlung oder nach dem Abschalten der lumineszenzauslösenden Bestrah- lung,
- Bereitstellung von zeitaufgelösten und/oder spektralaufgelösten Detektions- signalen an zumindest eine Auswerteeinheit, in der erfolgen o ein Vergleich zwischen den Detektionssignalen und Referenzsignalen aus mindestens einem vorab ermittelten Referenzwert und/oder mindestens einer Referenzwellenlänge oder aus einem Referenzwellenlängenspektrum in der Auswerteeinheit und
o eine nachweisliche Feststellung einer auf das Objekt energieeintragend durchgeführten Behandlung, und
- zumindest eine Anzeige in einer Anzeigeeinheit auf der Basis der erreichten veränderten Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung über das Vorhandensein mindestens eines Energieeintrags im Objekt.
Für eine Detektion während der energieeintragenden Behandlung wird zumindest eine chemische Verbindung eingesetzt, die eine reversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaft oder eine irreversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaft aufweist.
Z.B. stellt die Irreversibilität der Veränderung einer optischen Eigenschaft der eingesetzten chemischen Verbindung eine zeitlich stabile Veränderung mindestens einer optischen Eigenschaft der chemischen Verbindung dar, die durch den vorgesehenen Energieeintrag hervorgerufen wird. Die Veränderung kann entwe- der eine Verkürzung oder Verlängerung der Lumineszenztebensdauer r, eine Veränderung im Lumineszenzspektrum oder eine Erhöhung oder Verringerung der Lumineszenzintensität l|_ betreffen. Aufgrund der Irreversibilität kann die oben genannte zeitlich stabile Veränderung zu jeder Zeit nach dem Energieeintrag geprüft werden.
Eine der chemischen Verbindung zugehörige Lumineszenzlebensdauer r und/oder eine zugehörige Lumineszenzintensität können zu einer vorgebbaren Zeit bestimmt und mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden. Bei einer zeitaufgelösten Detektion kann die auf das Indikatorelement gerichtete Bestrahlung zur Anregung von Lumineszenz in der chemischen Verbindung gepulst durchgeführt werden. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein mindestens einer Wellenlänge im Wellenlängenspektrum der in Folge von Lumineszenz emittierten Strahlung kann detektiert werden. Mehrere chemische Verbindungen können bei einem oder mehreren Indikator- element en eingesetzt werden, die ihre Lumineszenzeigenschaften bei Erreichen unterschiedlicher Energieeinträge verändern.
Die energieeintragende/n Behandlung/en von medizinischen Implantaten, Pro- thesen, medizinischen Geräten und Instrumenten mit Eiektronenbestrahlung kann zu deren Sterilisation durchgeführt werden.
Des Wetteren können die energieeintragende Behandlung und die Detektton von zettaufgelösten und oder spektralaufgelösten Lumineszenz-Detektionssignalen im Detektor an in hermetisch abgeschlossenen Behältnissen aufgenommenen Objekten und dem/den lndikatorelement en durchgeführt werden.
Die chemische/n Verbindung/en kann/können pulverförmig, mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich 0,001 pm bis 30 pm eingesetzt wird/werden.
Des Weiteren können in Ausstattung eines Indikatorelement die chemische/n Verbindung/en in einem gesonderten Behältnis aufgenommen werden oder gemeinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf der Wand des Behältnisses aufgedruckt werden oder unmittelbar am jeweiligen Objekt befestigt oder in einem polymeren Werkstoff oder im Werkstoff des Objekts eingebettet sein. Dadurch kann mindestens ein so ausgebildetes Indikatorelement zur Prüfung eingesetzt werden.
Als chemische Verbindungen können dotiertes Zinksulfat, dotiertes Calci umsulfit, dotiertes Aluminium-Gallat, dotiertes Calciumwolframat, dotieres Aluminat- Chromat, dotierte Seltenerdverbindungen, wie z.B. Seltenerdfluoride, oder dotierte Oxisulfide oder dotierte Metalloxide eingesetzt werden. Die Vorrichtung zum Prüfen von auf Objekte energieeintragenden Behandlungen, wobei die Behandlungen mindestens in einer Einrichtung zur Durchführung einer energieeintragenden Behandlung vorgenommen werden, umfasst
mindestens ein einem Objekt zugeordnetes tndikatorelement, das mit min- destens einer chemischen Verbindung gebildet ist, die optisch lumineszenzfähig und deren Lumineszenzeigenschaft veränderbar ist, und
- mindestens eine Strahlungsquelle mit einer elektromagnetischen Strahlung, die je nach Bedarf zur Anregung von Lumineszenz auf das Indikatorelement mit der die behandlungsbedingt erreichten Veränderung der Lumindeszenz- eigenschaft aufweisenden chemischen Verbindung emittiert,
- mindestens einen optischen Detektor, der zur zeitaufgelösten und/oder spektralaufgelösten Detektion von aus der chemischen Verbindung emittierter Lumineszenzstrahlung ausgebildet ist und
- zumindest eine Auswerteeinheit zur nachweislichen Feststellung mindestens einer auf das Objekt energieeintragend durchgeführten Behandlung.
Die Zuordnung mindestens eines Indikatorelements zum Objekt kann so erfolgen, dass die chemische/n Verbindung/en in einem gesonderten Behältnis aufgenommen oder gemeinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf der Wand des Behälters aufgedruckt oder unmittelbar am jeweiligen Objekt befestigt oder in einem polymeren Werkstoff, dem Werkstoff des Objekts, eingebettet ist/sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem ein Energieeintrag durch Er- wärmung und oder Bestrahlung oder auch durch mechanische oder andere physikalische Kräfte oder Energien wird das Objekt einer Behandlung, insbesondere einer Korpuskularbestrahlung, bevorzugt einer Elektronenbestrahlung, unterzogen. Dabei können unter Korpuskularstrahlung neben der Elektronenstrahlung auch Neutronen-, lonenstrahlung verstanden werden. Eine Bestrahlung bei einer Behandlung kann aber auch mit Röntgenstrahlung, UV-Strahlung oder IR- Strahlung erfolgen. Wesentlich in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, dass sich bei der Behandlung die Lumineszenzeigenschaften der chemischen Verbindung reversibel verändern oder irreversibel verändern. Dies kann bei Erreichen oder Überschreiten eines Mindestenergieeintrages der Fall sein. Dabei können beispielsweise eine Veränderung der Kristallgitterstruktur der jeweiligen chemischen Verbindung und/oder die Stöchiometrie der chemischen Verbindung und dadurch das Wel- lenlängenspektnjm der emittierten Lumineszenzstrahlung auftreten. Es kann in diesem Wellenlängenspektrum dann mindestens eine andere Wellenlänge enthalten sein oder mindestens eine Wellenlänge nicht mehr vorhanden sein.
Während oder im Anschluss an die Behandlung wird die chemische Verbindung des Indikatorelements mit einer elektromagnetischen Strahlung zur Anregung der Lumineszenz bestrahlt. Während der Bestrahlung oder zwischen einzelnen Pulsen der Bestrahlung oder nach dem Abschalten der Bestrahlung wird die emittierte Lumineszenzstrahlung detektiert und für die so erfassten Messsignale ein Vergleich mit mindestens einem vorab ermittelten Referenzwert und/oder einer Referenzwellenlänge oder einem Referenzwellenlängenspektrum durchgeführt. Dadurch kann erkannt werden, ob ein bestimmter Energieeintrag bei der Behandlung erfolgt ist oder nicht. Bevorzugt wird dabei die Intensität der emittier- ten Lumineszenzstrahlung zeitaufgelöst detektiert Eine gepulste Bestrahlung ist lediglich bei einer zeitaufgelösten Detektion erforderlich und soll für eine solche Detektton durchgeführt werden.
Bei einer nicht erfolgten bzw. nicht ausreichend erfolgten Veränderung der Lumi- neszenzeigenschaften kann festgestellt werden, dass die Behandlung nicht erfolgreich war, wenn beispielsweise ein bestimmtes Niveau oder ein bestimmter Schwellwert als Referenzwert nicht unter- oder auch überschritten worden ist.
Im Gegensatz dazu kann aber auch überprüft werden, ob ein Energieeintrag bei der Behandlung einen Wert überschritten hat und dabei der Energieeintrag zu hoch war, so dass eine unerwünschte Schädigung des jeweiligen Objekts bei der Behandlung aufgetreten ist, zumindest jedoch mit hoher Wahrscheinlichkeit aufgetreten sein kann. Die chemischen Verbindungen, deren Lumineszenzeigenschaften sich reversibel durch eine Behandlung verändern, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so eingesetzt werden, dass die Bestrahlung zur Anregung von Lumineszenz und die Detektion während der energieeintragenden Behandlung durchgeführt werden.
Die chemischen Verbindungen, deren Lumineszenzeigenschaften sich irreversibel durch eine Behandlung verändern, können bei dem erfindungsgemäßen Ver- fahren so eingesetzt werden, dass die Bestrahlung zur Anregung von Lumineszenz und die Detektion vorzugsweise im Anschluss an die energieeintragende Behandlung durchgeführt werden.
Bevorzugt ist es, bei der Detektion die Lumineszenzlebensdauer r, die für eine chemische Verbindung und eine vorliegende Kristallgitterstruktur spezifisch ist, zu bestimmen und mit mindestens einem Referenzwert zu vergleichen. Die Lumineszenzlebensdauer T kann sich aus einem Exponentengesetz bestimmen, wenn die Lumineszenz von einem oder von verschiedenen zeitlich gut separierbaren Elektronenübergängen oder mit einem Potenzgesetz bei sich zeitlich über- lagernden Etektronenübergängen bestimmt wird. Dabei ist es vorteilhaft, dass keine Abhängigkeit vom absoluten Wert der bestimmten Lumineszenzintensität berücksichtigt werden muss.
Die Lumineszenzlebensdauer r wird sich in er Rege! bei einem ausreichend ho- hen Energieeintrag bei der Behandlung signifikant verändern, da sich die Kristallgitterstruktur der jeweiligen chemischen Verbindung und dadurch auch die Lumineszenzlebensdauer τ in Folge des bei der Behandlung erfolgten Energieeintrags irreversibel verändert hat. So kann ein sicherer Nachweis über den Erfolg der Behandlung geführt werden. Die Lebensdauer r kann dabei so bestimmt werden, dass die Zeit vom Abschalten der für die Anregung eingesetzten Strahlungsquelle oder ausgehend von einem Maximum der emittierten Lumineszenzstrahlungsintensität bis zum Erreichen eines Schweltwertes beim Abklingen der emittierten Lumineszenzstrahlung gemessen wird. Eine zeitaufgelöste Detektion kann auch so durchgeführt werden, dass die Intensität der emittierten Lumineszenzstrahlung zu einer bestimmte konstanten Zeit, jeweils nach dem Abschalten oder dem Beenden der Bestrahlung für die Lumineszenzanregung bestimmt und mit einem Referenzwert verglichen wird.
Die Bestrahlung kann mit einzelnen Pulsen erfolgen, deren Pulslänge im Bereich 0,1 ms bis 100 ms, bevorzugt bis 1 ms liegen kann. Bei der Wahl der Pulslänge sollte die Energiedichte im Brennfleck der für die Lumineszenzanregung eingesetzten Strahlung und die anzuregende jeweilige chemische Verbindung berücksichtigt werden. Es sollte sich eine größtmögliche Anzahl von Elektronen in einem angeregten Zustand befinden. Die Messung des Zerfalls angeregter Zustände bei Lumineszenz kann bevorzugt unmittelbar am ende eines Einzelimpulses, der für die Lumineszenzanregung eingesetzten Strahlung, begonnen werden. Die Detektion kann zu diesem Zeitpunkt durchgeführt werden.
Die Detektion kann dann in einem bevorzugten Wellenlängenbereich und darin für mindestens eine Wellenlänge durchgeführt werden. Ein solches Zeitmessfes- ter sollte möglichst kleiner 5ms, bevorzugt kleiner als 1 ms sein. Innerhalb dieses Zeitmessfensters kann die Lumineszenzintensität mindestens 100-fach, bevorzugt mindestens 500-fach besonders bevorzugt mindestens 1000-fach gemessen werden, so dass eine ausreichende Abtastrate erreichbar ist.
Da die Bestimmung mit mehreren Pufsen für die Anregung und das Abklingen der Lumineszenznacheinander erfolgen kann, kann die Genauigkeit, durch eine Mittelwertbildung bei den so erreichbaren mehrfachen Messungen, erhöht und das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden.
Für die Anregung von Lumineszenz wird die elektromagnetische Strahlung definiert auf ein Indikatorelement gerichtet, um reproduzierbare Verhältnisse und vergleichbare Messergebnisse zu erhalten. Dabei ist es zweckmäßig, dass mit konstanter Intensität und Energie gearbeitet wird. Das betrifft die einzelnen Pulse, mit der die elektromagnetische Strahlung auf ein Indikatorelement gerichtet wird. Dabei sollte auch die Energiedichte im Brennfleck, der in der bestrahlten Ebene liegt, zumindest nahezu konstant gehalten werden.
Die Anregung der Lumineszenz wird mit elektromagnetischer Strahlung bei min- destens einer Wellenlänge, die besonders bevorzugt im Wellenlängenbereich des infraroten Lichts liegt, erfolgen. Die eine oder mehrere für die Anregung genutzten Wellenlänge/h sollten nicht mit der bzw. den Wellenlängem der Lumineszenzstrahlung übereinstimmen.
Vorteilhaft können Indikatorelemente mit elektromagnetischer Strahlung zur An- regung von Lumineszenz aus einem Wellenlängenbereich des UV-Lichts, des sichtbaren Lichts und/oder des Infrarotlichts oder auch mit Röntgen photonen bestrahlt werden. Die jeweilige chemische Verbindung sollte dementsprechend ausgewählt sein. Für die Anregung kann bevorzugt monochromatische elektromagnetische Strahlung mit einer vorgegebenen Wellenlänge eingesetzt werden. Die Auswahl der optischen Detektoren kann unter Berücksichtigung der zu de- tektierenden Wellenlängen erfolgen. Es können vorteilhaft Photodioden, bevorzugt auf Siliziumbasis eingesetzt werden, die oberhalb einer Wellenlänge von 1300 nm nicht oder nur in einem sehr geringen Maß sensitiv sind. Um eine Beeinflussung durch elektromagnetische Strahlung mit unerwünschten Wellenlän- gen, z.B. dem Umgebungslicht, zu vermeiden, kann vor einem optischen Detektor ein angepasstes Bandpass- oder Langpassfilter angeordnet werden. Bei zu detektierenden Wellenlängen oberhalb 1300 nm können auf Germanium basierende Photodioden für die Detektion eingesetzt werden. Zweckmäßig ist es außerdem, in den Strahlengang der für die Anregung eingesetzten Strahlung und/oder vor einen optischen Detektor ein kollimierendes optisches Element anzuordnen, so dass die Strahlung kollimiert auf ein Indikatorelement oder den optischen Detektor auftrifft und dadurch eine nahezu konstante Energiedichte im Brennfleck oder der Abbildung auf dem optischen Detektor auch bei unterschiedlichen Abständen zwischen der Strahlungsquelle für eine Anregung und den Detektor zum jeweiligen Indikatorelement erreichbar ist. Zusätzlich zu einer, wie vorab erläuterten zeitaufgelösten Detektion oder allein kann eine spektral aufgelöste Detektion durchgeführt werden. Hierfür kann ein Spektrometer als optischer Detektor eingesetzt werden, mit dem bestimmte Wellenlängen innerhalb des Wellenlängenspektrums der emittierten Lumines- zenzstrahlung erfasst werden können. Durch einen Energieeintrag bei der Behandlung kann es vorkommen, dass eine oder mehrere Wellenlängen im Wei- lenlängenspektrum nicht mehr vorhanden ist/sind oder mindestens eine Wellenlänge neu im Wellenlängenspektrum vorhanden ist. An Stelle eines Spektrome- ters kann für eine solche Bestimmung auch ein Bandpass- oder Kantenfilter vor einem optischen Detektor angeordnet sein, mit dem eine gewünschte und vorgegebene Wellenlängenselektion bei der Detektion erreichbar ist.
Bei der Erfindung besteht die Möglichkeit, mehrere chemische Verbindungen bei einem oder mehreren Indikatorelement en einzusetzen, die ihre Lumineszenzei- genschaften reversibel oder irreversibel bei Erreichen unterschiedlicher Energieeinträge verändern. Dadurch kann die Sicherheit des Nachweises über den Erfolg der durchgeführten Behandlung weiter erhöht und zusätzlich eine Quantifizierung erreicht werden. So besteht die Möglichkeit, einen Nachweis zu führen, welche Temperatur oder Bestrahlungsdosierung tatsächlich bei der Durchfüh- rung der Behandlung erreicht worden oder erfolgt ist.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung angedeutet, kann als Behandlung eine Elektronenbestrahlung von medizinischen Implantaten, Prothesen, medizinischen Geräten und Instrumenten zu deren Sterilisierung durchgeführt werden.
Nicht nur in diesem Fall kann es zweckmäßig sein, die Behandlung und Detektion an in hermetisch abgeschlossenen Behältnissen (Verpackungen) aufgenommenen Objekten und an demftlen Indikatorelement/en durchzuführen. Die chemische/n Verbindung/en können pulverförmig und mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich 0,001 ym bis 30 pm eingesetzt werden. In einer Ausstattung als Indikatoretement können die chemischen Verbindungen in einem gesonderten Behältnis (Polymerfolienbeutel) aufgenommen oder gemeinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf der Behältniswand aufgedruckt oder die chemische/n Verbindung/en unmittelbar am jeweili- gen Objekt befestigt oder in einem polymeren Werkstoff eingebettet sein. Eine chemische Verbindung kann aber auch im Werkstoff, aus dem ein Objekt hergestellt worden ist, oder im Objektmaterial, das der energieeintragenden Behandlung unterzogen wird, eingebettet sein, so dass ein integriertes Indikatorelement vorliegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mindestens ein so ausgebildetes Indikatorelement eingesetzt oder in ein Behältnis mit eingelegt werden. So kann beispielsweise eine aufdruckbare Tinte/Paste hergestellt werden, in der Partikel der jeweiligen chemischen Verbindung enthalten sind. Diese Tinte kann unmit- telbar auf dem jeweiligen Objekt, auf einem Träger oder auf einer Behältniswand aufgedruckt werden.
Mit in einem Polymer eingebetteten Partikeln kann auch zumindest ein Teil einer Behältniswand gebildet sein. Das eingesetzte Polymer sollte jedoch zumindest für die emittierte Lumineszenzstrahlung ausreichend transparent sein. Ein Behältnis kann dabei beispielsweise eine Blisterverpackung sein, die zu einem Teil aus einem solchen Polymer gebildet ist. Möglichkeiten für eine Einbettung von Partikeln in Polymere sind beispielsweise ein gemeinsames Extrudieren. Bei einer Tinte oder Einbettung in Polymer ist ein relativ kleiner Anteil der chemischen Verbindung erforderlich. Es können Anteile unterhalb von 5 Vol.-%, aber auch kleiner als 2% oder gar 1% ohne Weiteres ausreichen.
Beispiele für bei der Erfindung einsetzbare chemische Verbindungen sind dotier- tes Zinksuffit, dotiertes Calciumsulfit, dotiertes Aluminat-Gaflat, dotiertes Alumi- nat-Chromat, dotiertes Calciumwolframat, dotieres Aluminat-Chromat, dotierte Seltenerdverbindungen, wie z.B. Seltenerdfiuoride, oder dotierte Oxisulfide, z.B. NaYF oder Y2O2S, oder auch dotierte Metalloxide. Für die Dotierung können Ag, Au, Cu oder auch unterschiedliche Seltenerdmetalle, bevorzugt Yb, Er oder Tm eingesetzt werden. Für die Dotierung sind ebenfalls sehr kleine Anteile ausreichend.
Eine Bestrahlungsquelle und ein optischer Detektor können dabei in einem gemeinsamen Gerät oder Gehäuse aufgenommen sein. Darin kann auch eine elektronische Auswerteeinheit und Steuereinheit integriert sein, die für die zur Anregung der Lumineszenz führende Bestrahlung steuert und mit der die mit dem mindestens einen optischen Detektor erfassten Messsignale ausgewertet werden können. Daran können auch ein Display für die Anzeige eines Nachweisergebnisses sowie eine Schnittstelle für einen Datenaustausch vorhanden sein. So kann ein manuell geführtes und betätigtes Gerät eingesetzt werden, dass die Nachweisführung automatisch durchgeführt und das Nachweisergebnis sofort anzeigen kann. Referenzwerte, die insbesondere für unbeeinflusste chemische Verbindungen spezifisch sind, können in einem Speicher abgelegt sein, der in die elektronische Auswerteeinheit und Steuereinheit integriert sein kann, mit der eine die Anregungsstrahlung emittierende Strahlungsquelte gesteuert und mit einem Detektor erfasste Messsignale ausgewertet werden können. Die Referenzwerte oder Referenzwellenlängen können dann, wie bereits erläutern zum Nachweis der laufenden oder abgeschlossenen Durchführung der energieeintragenden Behandlung genutzt werden.
Insbesondere bei Anwendungen der Erfindung an schwer zugänglichen Posttio- nen ist es zweckmäßig, sowohl die für die Anregung eingesetzte Strahlung als auch die von einem tndikatorelement emittierte Lumineszenzstrahlung über möglichst flexibel verformbare Lichtweltenleiter (optische Fasern) zu führen.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet berührungslos und zerstörungsfrei. Es kann automatisiert durchgeführt werden. Eine Beeinträchtigung der jeweiligen Objekte kann dabei zumindest weitgehend vermieden werden. Wird der Nachweis an Objekten geführt, ist es für die Durchführung des Verfahrens auch nicht erforderlich, das Behältnis zu öffnen oder zu zerstören. Das Behältnis muss da- bei lediglich mindestens einen Bereich aufweisen, der für die eingesetzte und die vom Indikatorelement emittierte Strahlung transparent ist.
So können sterilisierte medizinische Implantate, Prothesen, medizinische Geräte und Instrumente bis kurz vor dem unmittelbaren Gebrauch in einer Verpackung hermetisch abgeschlossen und steril gehalten werden. Die Sterilität kann dabei auch noch kurz vor dem Öffnen bzw. dem Gebrauch überprüft und nachgewiesen werden. Eine Veränderung der Lumineszenzeigenschaften kann auch mittels einer Wärmebehandlung erfolgen, bei der der Energieeintrag durch eine Erwärmung erfolgt.
So kann das Verfahren beispielsweise auch für den Nachweis einer ausreichen- den Durchführung einer Temperung von Objekten aus Glas oder Keramik eingesetzt werden. Dabei kann ein Indikatoreiement unmittelbar an einem solchen Objekt beim Tempern angebracht sein. Bei dieser Temperung wird üblicherweise bei Temperaturen im Bereich zwischen 400°C bis 600°C gearbeitet. Als chemische Verbindungen können Seltenerd-Fluoridverbindungen eingesetzt werden. Ein Indikatoreiement kann mit einer Dispersion, in der eine solche chemische Verbindung enthalten ist und die eine vorgegebene Viskosität aufweist, durch einfachen Auftrag oder Aufkleben auf einen zu tempernden Objekt hergestellt werden. Die Lumineszenzlebensdauer τ der chemischen Verbindung kann vorab für ausgewählte Temperaturen einer Wärmebehandlung bestimmt werden oder bekannt sein und als Referenzwert e genutzt werden.
Nach der durchgeführten Temperung kann eine gepulste Bestrahlung des Indikatorelements zur Lumineszenzanregung durchgeführt werden. Die Lumineszenzlebensdauer r kann dann mit einem optischen Detektor durch zeitaufgelös- te Detektion bestimmt und mit mindestens einem wie vorab erwähnten Referenzwert verglichen werden. So kann ein Nachweis über den Erfolg der durchgeführten Behandlung geführt werden oder ggf. auch ein zu hoher Energieeintrag nachgewiesen werden. Ein Indikatorelement kann dabei an einem Objekt so angebracht werden, dass es nicht sichtbar ist oder den ästhetischen Eindruck nur geringfügig negativ be- einflusst.
Neben Glas und Keramik kann das Verfahren aber auch an Tempergussteilen oder Etektronikteilen (z.B. Leiterplatten), die einer Wärmebehandlung unerzogen wurden, eingesetzt werden. Weiterbildungen und andere spezielle Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend sollen das Verfahren und die Vorrichtung anhand eines Beispiels näher erläutert werden.
Dabei zeigen: in mehreren Schritten die Vorgehensweise bis zum Sterilisieren eines Objekts in einem Behältnis, Fig. 2 in schematischer Form das Vorgehen beim Nachweis der durchgeführten Steriüsierung,
Fig. 3 in schematischer Form das Vorgehen beim Nachweis der durchgeführten Sterilisierung,
Fig. 4 einen zeitaufgelöst detektierten Lumineszenzintensitätsverlauf vor einer
Behandlung durch eine Bestrahlung,
Fig. 5 einen zeitaufgelöst detektierten Lumineszenzintensitätsverlauf nach einer Behandlung durch eine Bestrahlung. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen von auf Objekte 1 energieeintragenden Behandiungen 14 weist unter Bnbeziehung der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 folgende Schritte auf:
- Bindung mindestens einer chemischen, optisch lumineszenzfähigen Verbin- dung 3 an ein Indikatorelement 6 zum Prüfen auf mindestens eine energieeintragende Behandlung 14, wobei die Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung 3 veränderbar ist,
- Zuordnung mindestens eines Indikatorelements 6 zum Objekt 1 , wobei das Indikatorelement 6 und das Objekt 1 gleichzeitig denselben Bedingungen der jeweiligen energieeintragenden Behandlung 14 ausgesetzt werden,
- Veränderung einer Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung 3, wobei das erreichbare Niveau der Veränderung der Lumineszenzeigenschaft von der energieeintragenden Behandlung 14 abhängt,
- lumineszenzauslösende Bestrahlung 13 der chemischen Verbindung 3 mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung von Lumineszenz während der energieeintragenden Behandlung 14 oder im Anschluss an die energieeintragende Behandlung 14 zum Nachweis der energieeintragend laufenden/momentanen Behandlung 14 oder energieeintragend durchgeführten Behandlung 14,
- zeitaufgelöste und/oder spektralaufgelöste Detektion der in Folge von Lumineszenz emittierten elektromagnetischen Strahlung 12 während der Bestrahlung 13 oder nach dem Abschalten der Bestrahlung 13 mittels eines Detektors 5,
- Bereitstellung von zeitaufgelösten und/oder spektralaufgefösten Detektions- Signalen 17 von dem Detektor 5 an zumindest eine Auswerteeinheit 9, in der erfolgen
o ein Vergleich zwischen den Detektionssignalen 17 und Referenzsignalen 18 aus mindestens einem vorab ermittelten oder vorgegebenen Referenzwert und/oder mindestens einer Referenzwellenlänge oder aus einem Referenzwellenlängenspektrum und
o eine nachweisliche Feststellung einer auf das Objekt 1 energieeintragend durchgeführten Behandlung 14, sowie - zumindest eine Anzeige in einer Anzeigeeinheit 15 auf der Basis der der chemischen Verbindung 3 erreichten veränderten Lumineszenzeigenschaft über das Vorhandensein mindestens eines Energieeintrags im Objekt 1. Für eine Detektion während der energieeintragenden Behandlung 14 kann zumindest eine chemische Verbindung 3 eingesetzt werden, die eine reversible Veränderung oder eine irreversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaft aufweist. Für eine Detektion nach Abschluss der energieeintragenden Behandlung 14 kann mindestens eine chemische Verbindung 3 eingesetzt wird, die vorzugsweise eine irreversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaft aufweist, wobei die Irreversibilität der Veränderung mindestens einer Lumineszenzeigenschaft der eingesetzten chemischen Verbindung 3 eine zeitlich stabile Veränderung der Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung 3 darstellt, wobei die zeitlich stabile Veränderung entweder eine Verkürzung oder Verlängerung der Lumineszenzlebensdauer r, eine Veränderung im Lumineszenzspektrum oder eine Erhöhung oder Verringerung der Lumineszenzintensität L sind, wobei wahlweise aufgrund der Irreversibilität die zeitlich stabile Veränderung zu jeder Zeit nach der/den energieeintragenden Behandlung/en 14 geprüft wird.
Eine der chemischen Verbindung 3 zugehörige Lumineszenzlebensdauer r und/oder eine zugehörige Lumineszenzintensität können nach der energieeintragenden Behandlung zu einer vorgebbaren Zeit bestimmt und mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden.
Bei einer zeitaufgelösten Detektion kann die Bestrahlung 13 zur Anregung von Lumineszenz gepulst durchgeführt werden. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein mindestens einer Wellenlänge im Wellenlängenspektrum der in Folge Lumineszenz emittierten Strahlung 12 kann detektiert werden. Es können auch mehrere chemische Verbindungen 3 bei einem oder in/an mehreren lndikatorelement/en 6 eingesetzt werden, die ihre stabil aufgeprägte Lumineszenzeigenschaft bei Erreichen auch unterschiedlicher Energieeinträge behalten können.
Die energieeintragende Behandlung 14 von medizinischen Implantaten, Prothesen, medizinischen Geräten und Instrumenten mit Elektronenbestrahlung kann zu deren Sterilisation führen. Des Weiteren können die energieeintragende Behandlung 14 und die Detektion von zeitaufgelösten und/oder spektralaufgelösten Lumineszenz-Detektionssig- nalen 17 an in hermetisch abgeschlossenen Behältnissen 2 aufgenommenen Objekten 1 und dem/den lndikatorelement/en 6 durchgeführt werden. Die chemische/n Verbindung/en 3 kann/können pulverförmig mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich 0,001 m bis 30 pm eingesetzt wird/werden.
Des Weiteren können in Ausstattung eines Indikatorelements 6 die chemische/n Verbindung/en 3 in einem gesonderten Behältnis 2 aufgenommen werden, ge- meinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf der Behältniswand aufgedruckt werden oder unmittelbar am jeweiligen Objekt 1 befestigt oder in einem polymeren Werkstoff oder im Werkstoff des Objekts 1 eingebettet sein. Dadurch kann mindestens ein so ausgebildetes Indikatorelement 6 eingesetzt werden.
Die das Verfahren durchführende Vorrichtung 10 zum Prüfen von auf Objekte 1 energieeingetragenen Behandtungen 14 ist in Hg. 3 dargestellt, wobei die Behandlungen 14 mindestens in einer Einrichtung 8 zur Durchführung einer energieeintragenden Behandlung 14 vorgenommen werden, und wobei die Vorrich- tung 0 umfasst
- mindestens ein einem Objekt 1 zugeordnetes Indikatoretement 6, das mit mindestens einer chemischen Verbindung 3 gebildet ist, die optisch lumineszenzfähig und deren Lumineszenzeigenschaft reversibel oder irreversibel ver- veränderbar ist, wobei das Indikatorelement 6 dem Objekt 1 so zugeordnet ist, dass die chemische/n Verbindung/en 3 in einem gesonderten Behältnis aufgenommen oder gemeinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf einer Wand des Behälters 2 aufgedruckt oder die chemische/n Ver- bindung/en 3 als Indikatorelemente 6 unmittelbar am jeweiligen Objekt 1 befestigt oder in einem polymeren Werkstoff, dem Werkstoff des Objekts 1 , eingebettet ist/sind, und
- mindestens eine Strahlungsquelle 4, mit der zur Anregung von Lumineszenz in der chemischen Verbindung 3 eine elektromagnetische Strahlung 13 auf das Indikatorelement 6 emittiert wird,
- mindestens einen optischen Detektor 5, der zur zeitaufgelösten und oder spektralaufgelösten Detektion von aus der chemischen Verbindung 3 emittierten Lumineszenzstrahlung 12 ausgebildet ist und
- zumindest eine Auswerteeinheit 9 zur nachweislichen Feststellung mindes- tens einer auf das Objekt 1 energieeintragend durchgeführten Behandlung.
In die Vorrichtung 10 können eine Steuereinheit 11 und die Auswerteeinheit 9 integriert sein, die für die zur Anregung der Lumineszenz führende Bestrahlung 13 steuern und die die mit dem optischen Detektor 5 erfassten Messsignale 17 auswerten.
Die Strahlungsquelle 4 und der optischer Detektor 5 können in einem gemeinsamen Gerät oder Gehäuse 7 aufgenommen sein. Es kann zumindest ein Display für die Anzeige 15 eines Nachweisergebnisses sowie eine Schnittsteile für einen Datenaustausch vorhanden sein, so dass eine manuell geführte und betätigte Vorrichtung 10 vorhanden ist, die die Nachweisführung für eine laufende/momentane energieeintragende Behandlung 14 oder für eine durchgeführte energieeintragende Behandlung 14 automatisch durch- führt und das Nachweisergebnis sofort anzeigt.
Zumindest ein Speicher 16 kann für Referenzwerte 18 oder für Referenzwellenlängen, die insbesondere für unbeeinftusste chemische Verbindungen 3 spezi- fisch sind, vorgesehen sein, der in die Auswerteeinheit 9 und Steuereinheit 11 integriert ist.
Die für die Anregung mit elektromagnetischer Strahlung 13 eingesetzten, wie auch die von einem Indikatorelement 6 emittierte Lumineszenzstrahlung 12 können über flexibel verformbare Lichtwelienleiter geführt sein.
Wie aus der Fig. 1 erkennbar ist, kann ein im Vorgang I (Bindung) mit einem Indikatorelement 6 und der chemischen Verbindung 3 ausgestattetes Objekt 1 erst in einem Vorgang II (Reinigung) gereinigt, dann im Vorgang III (Einschluss) in einem Behältnis 2 hermetisch von der Umgebung abgeschlossen werden.
Für die Sterilisation erfolgt im Vorgang IV (Behandlung) eine Bestrahlung 14 des Objekts 1 mit Elektronenstrahlung durch das geschlossene Behältnis 2 hindurch, der dann im Vorgang V (Sterilisation) steril ist. Bereits während der Bestrahlung 14 ist innerhalb des Behältnisses 2 ein Indikatorelement 6 vorhanden. Das Indi- katoretement 6 kann aus einem beigelegten Träger bestehen, bei dem die lumi- neszierende chemische Verbindung 3 mit Dispersionsiack als Matrix, wie eine Drucktinte aufgedruckt ist. Der Aufdruck des indikatorelements 6 kann auch auf die Innenwand des Behältnisses 2 erfolgt sein. Das Behältnis 2 kann eine an sich bekannte Blisterverpackung sein, die zu einem Teil aus einer optisch transparenten Polymerfolie und zu einem anderen Teil aus mit Polymer beschichtetem Papier oder Aluminium gebildet sein kann. Als chemische Verbindungen 3 können dotiertes Ztnksulfat, dotiertes Calcium- sulfit, dotiertes Aluminium-Gallat, dotiertes Calciumwolframat, dotteres Aluminat- Chromat, dotierte Seltenerd Verbindungen, wie z.B. Seltenerdfluoride, oder dotierte Oxisulfide oder dotierte Metalloxide eingesetzt werden. Mit Fig. 2 wird ein Vorgang IV veranschaulicht, bei dem die Bestrahlung 14 zum Sterilisieren durchgeführt werden kann. Um die gesamte Oberfläche von zu sterilisierenden Objekten 1 zu erreichen, erfolgt bei diesem Beispiel die Bestrahlung 14 von zwei sich gegenüberliegend angeordneten Elektronenstrahlquellen 8. Dieser Effekt kann aber auch mit einer einzigen Elektronenstrahlquelle 8 bei gleichzeitiger Bewegung, z.B. Rotation des Objekts 1 mit dem Behältnis 2, erreicht werden. Die Bestrahlung 14 mit Elektronen kann z.B. mit einer Elektronenenergie von z.B. 200 keV über ein einen Zeitraum von 100 ms erfolgen, so dass eine Dosis der Bestrahlung 14 von 30 kGy deponiert wird, die für die Steri- lisierung ausreichend gewesen ist.
Wird eine Elektronenenergie von 200 keV bei der Bestrahlung nicht erreicht, ist nicht nur die Sterilisation in ausreichendem Maß erfolgt. Es erfolgt auch keine Veränderung der Lumineszenzeigenschaften der chemischen Verbindung 3 am Indikatorelement 6. Bei ausreichend eingebrachter Elektronenenergie, jedoch zu geringer Strahlungsdosis wird das Kristallgitter der jeweiligen chemische/n Ver- bindung/en 3 nicht oder nur zu einem geringen Teil im Volumen verändert, die eine nicht ausreichende Veränderung der Lumineszenzeigenschaften bewirkt. Es kann dadurch eine Vermischung Überlagerung der ursprünglichen Lumineszenzeigenschaften vor der Bestrahlung 14 mit denen nach der Bestrahlung auftreten. So können sich die ursprünglichen mit den durch die Bestrahlung 14 veränderten Lumineszenzlebensdauern r überlagern und dies kann dann auch detek- tiert werden. So kann es möglich sein, auch die tatsächlich eingebrachte Strah- lungsdosis zu detektieren. Der Anteil an der oder die Menge von im Indikatorelement 6 vorhandenen chemischen Verbindung 3, die ihre Lumineszenzeigenschaften in Folge der Bestrahlung 14 verändern kann, kann entsprechend der jeweiligen Bestrahlungsdosis gewählt werden. Für den Nachweis der tatsächlich erreichten Sterilität wird eine elektromagnetische Strahlung 13 von einer Strahlungsquelle 4, z.B. einer Laserdiode oder einer LED, mit einer Wellenlänge von 900 nm bis 1000 nm, einer Leistung kleiner 1 W, bevorzugt kleiner 100 mW mit einer Pulslänge kleiner 5 ms, die auch kleiner 1 ms sein kann, auf das Indikatorelement 6 im Behältnis 2 gerichtet und Fluores- zenz oder Lumineszenz angeregt, eingesetzt. Die dadurch emittierte Lumineszenzstrahlung hat z.B. eine Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 1000 nm bis 1300 nm. Diese Erfassung erfolgte zu Zeiten, bei denen die Strahlungsquelle 4 keine Strahlung zur Anregung emittierte. Die Strahtungsquelle 4 und Detektor
5 waren entsprechend getriggert betrieben.
Zwischen der die Lumineszenz anregenden Strahlung 13 emittierenden Strah- lungsquelle 4 und dem Detektor 5 kann als Steuereinheit ein Trigger 20 angeordnet sein, der die Auslösung eines Impulses der elektromagnetischen Strahlung 13 auf das Indikatorelement 6 veranlasst und die Erfassung der Lumineszenzstrahlung 12 mittels des optischen Detektors 5 bezogen auf die Auslösung an den Detektor 5 signalisiert und beide Vorgänge gleichgeschaltet.
Im in Fig. 3a rechts dargestellten Diagramm ist das Abklingverhalten 19 der Lumineszenzintensität lL in Abhängigkeit von der Zeit t nach einer Anregungsstrahlung 13 mit einem lnfrarot(IR)-Puls dargestellt. Der für die Lebensdauer τ typische Wert liegt bei diesem Indikatorelement 6, für die nicht durch die Behand- lung mit Elektronenstrahiung beeinflusste chemische Verbindung bei z.B. 1614 MS. Bei der chemischen Verbindung 3 handelte es sich in diesem Fall um ein Seitenerdfluorid (Fig. 4).
Bei diesem Beispiel wurde aber nach der Sterilisation mit der Elektronenbestrah- lung eine Lebensdauer τ von 424 s (Fig. 5) bestimmt. Durch die irreversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaften konnte somit ein signifikanter Unterschied der Lebensdauer r erfasst und so ein sicherer Nachweis für eine erfolgreich durchgeführte Sterilisation des hermetisch im Behältnis 2 geschützt aufgenommenen Objekts 1 geführt werden, ohne dieses oder das Behältnis 2 zu zerstören.
Die Strahlungsquelle 4 und der Detektor 5 sind in Fig.3 in einem gemeinsamen Gehäuse 7 aufgenommen und können so ein Handmessgerät bilden. In den Fig. 4 und Fig. 5 sind jeweils zeitaufgelöst detektierte Lumineszenzintensitätsverläufe vor einer Behandlung und nach einer Behandlung durch eine Bestrahlung gezeigt. Dabei wird deutlich, dass eine Lumineszenzlebensdauer r vor einer solchen Bestrahlung mit dem Wert 1614 ps und nach Bestrahlung mit dem Wert 424 MS bestimmt worden ist. Dies stellt eine signifikante Differenz dar, die für einen Nachweis einer durchgeführten Behandlung 14 ausreichend ist.
Bezugszeichenliste
1 Objekt
2 Behältnis
3 chemische Verbindung
4 Strahlungsquelle
5 Detektor
6 Indikatorelement
7 Gehäuse
8 Einrichtung zur Durchführung einer energieeintragenden Behandlung 9 Auswerteeinheit
10 Vorrichtung zum Prüfen
1 1 Steuereinheit
12 Lumineszenzstrahlung
13 Anregungsstrahlung
14 Energieeintragende Behandlung
15 Anzeigeeinheit
16 Speicher
17 Leitung für Detektionssignale
18 Referenzsignale
19 Abklingverhalten
20 Trigger Lumineszenzlebensdauer
II Lumineszenzintensität
t Zeit
I Vorgang - Bindung
II Vorgang - Reinigung
III Vorgang - Einschluss
IV Vorgang - Behandlung
V Vorgang - Sterilisation

Claims

Verfahren zum Prüfen von auf Objekte (1) energieeintragenden Behandlungen (14), umfassend folgende Schritte
o Bindung mindestens einer chemischen, optisch lumineszenzfähigen Verbindung (3) an mindestens ein Indikatorelement (6) zur Prüfung der Behandlungen (14), wobei mindestens eine Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3) veränderbar ist,
o Zuordnung mindestens eines Indikatorefements (6) zum Objekt (1), wobei das Indikatorelement (6) und das Objekt (1) gleichzeitig denselben Bedingungen der energieeintragenden Behandlung (14) ausgesetzt werden,
o Veränderung der Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3), wobei das Niveau der Veränderung der Lumineszenzeigenschaft von der energieeintragenden Behandlung (14) abhängt, o Bestrahlung (13) der chemischen Verbindung (3) mit einer auf das Indikatorelement (6) gerichteten elektromagnetischen Strahlung zur Anregung der Lumineszenz während der energieeintragenden Behandlung oder im Anschluss an die energieeintragende Behandlung (14) zum Nachweis der energieeintragend momentanen Behandlung (14) oder energieeintragend durchgeführten Behandlung (14),
o zeitaufgelöste und/oder spektralaufgelöste Detektion einer in Folge von Lumineszenz der chemischen Verbindung von dem Indikatorelement (6) emittierten elektromagnetischen Strahlung (12) während der lumineszenzauslösenden Bestrahlung (13) oder nach dem Abschalten der lumineszenzauslösenden Bestrahlung (13),
o Bereitstellung von zeitaufgelösten und/oder spektralaufgelösten De- tektionssignalen von einem Detektor (5) an zumindest eine Auswerteeinheit (9), in der erfolgen
■ ein Vergleich zwischen den Detektionssignalen (17) und von in einem Speicher (16) gespeicherten Referenzsignalen (18) aus mindestens einem vorab ermittelten Referenzwert und/oder mindestens einer Referenzwelleniänge oder aus mindestens einem Referenzweilenlängenspektrum und
■ eine nachweisliche Feststellung der auf das Objekt (1) energieeintragend durchgeführten Behandlung en (14), und
o eine Anzeige in einer Anzeigeeinheit (15) nach Prüfung über das Vorhandensein mindestens eines Energieeintrags (14) im Objekt (1) auf der Basis der erreichten veränderten Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass für eine Detektion während der energieeintragenden Behandlung (14) zumindest eine chemische Verbindung (3) eingesetzt wird, die eine reversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaft oder eine irreversible Verände- rung der Lumineszenzeigenschaft aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass für eine Detektion nach Abschluss der energieeintragenden Behand- lung (1 ) eine chemische Verbindung (3) eingesetzt wird, die mindestens eine irreversible Veränderung der Lumineszenzeigenschaft aufweist, wobei die Irreversibilität der Veränderung mindestens einer Lumineszenzeigenschaft der eingesetzten chemischen Verbindung (3) eine zeitlich stabile Veränderung der Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3) darstellt, wobei die zeitlich stabile Veränderung entweder eine Verkürzung oder Verlängerung der Lumineszenzlebensdauer r, eine Veränderung im Lumineszenzspektrum oder eine Erhöhung oder Verringerung der Lumineszenzinten- sität l|_ sind, wobei wahlweise aufgrund der Irreversibilität die zeitlich stabile Veränderung zu jeder Zeit nach der/den energieeintragenden Behandlung/en (14) geprüft wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine der chemischen Verbindung (3) zugehörige Lumineszenztebens- dauer r und/oder eine zugehörige Lumineszenzintensität II ZU einer vorgebbaren Zeit bestimmt und mit mindestens einem Referenzwert (18) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer zeitaufgelösten Detektion die auf das Indikatorelement (6) gerichtete Bestrahlung (13) zur Anregung von Lumineszenz der chemischen Verbindung (3) gepulst durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein mindestens einer Wellenlänge im Wellenlängenspektrum der in Folge von Lumineszenz emittierten Strahlung (12) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere chemische Verbindungen (3) bei einem oder mehreren Indika- torelement en (6) eingesetzt werden, die ihre Lumineszenzeigenschaften bei Erreichen unterschiedlicher Energieeinträge (14) verändern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die energieeintragende/n Behandlung/en (14) mit einer Elektronenbestrahlung von medizinischen Implantaten, Prothesen, medizinischen Geräten und Instrumenten zu deren Sterilisation durchgeführt wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die energieeintragende Behandlung (14) und die Detektion von zeitaufgelösten und/oder spektralaufgelösten Lumineszenz-Detektionssignalen (17) im Detektor (5) an in hermetisch abgeschlossenen Behältnissen (2) aufgenommenen Objekten (1) und dem/den zugeordneten lndikatorelement/en (6) durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die chemische Verbindung/en (3) pulverförmig, mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich 0,001 μηη bis 30 Mm eingesetzt wird/werden.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Ausstattung eines Indikatorelement (6) die chemische/n Verbindung/en (3) in einem gesonderten Behältnis (2) aufgenommen, gemeinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf der Wand des Be- hältnisses aufgedruckt werden oder unmittelbar am jeweiligen Objekt (1) befestigt werden oder in einem polymeren Werkstoff oder im Werkstoff des Objekts (1) eingebettet werden und dadurch mindestens das so ausgebildete Indikatorelement (6) eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als chemische Verbindungen (3) dotiertes Zinksulfat, dotiertes Calci- umsulfit, dotiertes Aluminium-Gallat, dotiertes Calciumwolframat, dotieres Aluminat-Chromat, dotierte Seltenerdverbindungen, wie z.B. Seltenerdfluori- de, oder dotierte Oxisulfide oder dotierte Metalloxide eingesetzt werden.
13. Vorrichtung (10) zum Prüfen von auf Objekte (1) energieeintragenden Behandlungen (14), wobei die Behandlungen (14) von einer Einrichtung (8) zur Durchführung einer energieeintragenden Behandlung (14) aus gerichtet durchgeführt werden unter Einsatz zumindest eines Teils der Schritte des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (10) umfasst o mindestens ein einem Objekt (1) zugeordnetes Indikatoreiement (6), das mit mindestens einer chemischen Verbindung (3) gebildet ist, die optisch lumineszenzfähig und deren Lumineszenzeigenschaft veränderbar ist,
o mindestens eine Strahlungsquelle (4) mit einer elektromagnetischen Strahlung (13), die je nach Bedarf zur Anregung von Lumineszenz auf das Indikatorelement (6) mit der die behandlungsbedingt erreichte Veränderung der Lumineszenzeigenschaft aufweisenden, chemischen Verbindung (3) emittiert wird, und
o mindestens einen optischen Detektor (5), der zur zettaufgeiösten und/oder spektralaufgelösten Detektion von aus der chemischen Verbindung (3) emittierten Lumineszenzstrahlung (12) ausgebildet ist, und o zumindest eine die detektierten Signale des Detektors (5) übernehmende Auswerteeinheit (9) zur nachweislichen Feststellung mindestens einer auf das Objekt (1) energieeintragend durchgeführten Behandlung (14) auf der Basis der erreichten veränderten Lumineszenzeigenschaft der chemischen Verbindung (3).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Indikatorelement (6) dem Objekt (1) so zugeordnet ist, dass die chemische/n Verbindung/en (3) in einem gesonderten Behältnis aufgenommen oder gemeinsam mit einem Matrixwerkstoff auf einem Substrat oder auf der Wand eines Behälters aufgedruckt oder unmittelbar am jeweiligen Objekt (1) befestigt oder in einem polymeren Werkstoff, dem Werkstoff des Objekts (1), eingebettet ist/sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine chemische Verbindung (3) in das Indikatorelement (6) integriert ist, deren Lumineszenzeigenschaft je nach Einsatz während oder nach der Behandlung (14) reversibel veränderbar oder irreversibel veränderbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die als Anregungsstrahlung ausgewiesene Bestrahlung (13) emittie- rende Strahlungsquelle (4) und der optischer Detektor (5) in einem gemeinsamen Gerät oder einem Gehäuse (7) aufgenommen sind.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Vorrichtung (10) eine Steuereinheit (11) und die Auswerteeinhett (9) integriert sind, die die zur Anregung der Lumineszenz führende Bestrahlung (13) steuern und die die mit dem optischen Detektor (5) erfassten Messsignale (17) auswerten.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der die Lumineszenz anregende Strahlung emittierenden Strahlungsquelle (4) und dem Detektor (5) als Steuereinheit ein Trigger (20) angeordnet ist, der die Auslösung eines Impulses der elektromagnetischen Strahlung (13) auf das Indikatorelement (6) veranlasst und die Erfassung der folgenden Lumineszenzstrahlung (12) mittels des optischen Detektors (5) bezogen auf die Auslösung an den Detektor (5) signalisiert.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Display für die Anzeige (15) eines Nachweisergebnisses sowie eine Schnittstelle für einen Datenaustausch vorhanden sind, so dass eine manuell geführte und betätigte Vorrichtung (10) vorhanden ist, die die Nachweisführung für eine momentane oder durchgeführte energieeintragen- de Behandlung (14) automatisch durchführt und das Nachweisergebnis sofort anzeigt.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Speicher (16) für Referenzwerte (18) oder für Referenzweltenlängen, die insbesondere für unbeeinflusste chemische Verbindungen (3) spezifisch sind, vorgesehen ist, der in die Auswerteeinheit (9} und Steu- ereinheit (11) integriert ist.
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Nachweisführung für eine momentane oder durchgeführte energieeintragende Behandlung {14) und das Nachweisergebnis auf die Sterilisierung von medizinischen Implantaten, Prothesen, medizinischen Geräten und Instrumenten beziehen.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die für die Anregung der Lumineszenz eingesetzte elektromagnetische Strahlung (13) wie auch die von einem Indikatorelement (6) emittierte Lumineszenzstrahlung (12) über flexibel verformbare Lichtwellenleiter geführt sind.
EP11820888.3A 2010-11-30 2011-11-28 Verfahren und vorrichtung zum prüfen von auf objekte energieeintragenden behandlungen Withdrawn EP2646804A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010053723A DE102010053723A1 (de) 2010-11-30 2010-11-30 Verfahren zur zerstörungsfreien Überwachung oder den Nachweis der Durchführung einer Behandlung sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens
PCT/DE2011/002080 WO2012097770A1 (de) 2010-11-30 2011-11-28 Verfahren und vorrichtung zum prüfen von auf objekte energieeintragenden behandlungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2646804A1 true EP2646804A1 (de) 2013-10-09

Family

ID=46049739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11820888.3A Withdrawn EP2646804A1 (de) 2010-11-30 2011-11-28 Verfahren und vorrichtung zum prüfen von auf objekte energieeintragenden behandlungen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130252340A1 (de)
EP (1) EP2646804A1 (de)
BR (1) BR112013013360A2 (de)
DE (1) DE102010053723A1 (de)
WO (1) WO2012097770A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013209104A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur spektroskopischen Analyse
US9724437B2 (en) * 2013-08-08 2017-08-08 Lernapharm (Loris) Inc. Heat sterilization techniques for chlorhexidine based antiseptic formulations
DE102013109390B4 (de) 2013-08-29 2017-02-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Verpackungsherstellungskontrolle
JP6893879B2 (ja) * 2014-11-18 2021-06-23 テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ 低電圧電子ビームの線量計装置及び方法
DE102015101396B4 (de) * 2015-01-30 2018-08-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Flächiges Verpackungsmaterial und Verfahren zur Herstellung einer Verpackung und zur Qualitätskontrolle eines Bestrahlungsprozesses
CA2984149C (en) 2015-05-13 2020-03-10 Razmik Margoosian Medical liquid dispensing applicators and methods of manufacture
DE102015117939A1 (de) 2015-10-21 2017-04-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Bestimmung einer Strahlendosis und Produkt
ES2722054T3 (es) * 2016-08-20 2019-08-07 Buehler Ag Método para pasteurizar y/o esterilizar producto en forma de partículas
CN110462444A (zh) * 2017-02-09 2019-11-15 康适智能护理系统株式会社 测量装置及测量探针
DE102017105159B4 (de) 2017-03-10 2020-09-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Validierung einer Bestrahlungsanlage
EP3527230B1 (de) * 2018-02-20 2024-04-10 Bühler AG Vorrichtung und verfahren zum pasteurisieren und/oder sterilisieren von partikelförmigem gut
US11758256B2 (en) 2019-06-20 2023-09-12 Cilag Gmbh International Fluorescence imaging in a light deficient environment
US11012599B2 (en) 2019-06-20 2021-05-18 Ethicon Llc Hyperspectral imaging in a light deficient environment
US12126887B2 (en) * 2019-06-20 2024-10-22 Cilag Gmbh International Hyperspectral and fluorescence imaging with topology laser scanning in a light deficient environment
US11937784B2 (en) 2019-06-20 2024-03-26 Cilag Gmbh International Fluorescence imaging in a light deficient environment
US11533417B2 (en) 2019-06-20 2022-12-20 Cilag Gmbh International Laser scanning and tool tracking imaging in a light deficient environment

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3859527A (en) * 1973-01-02 1975-01-07 Eastman Kodak Co Apparatus and method for producing images corresponding to patterns of high energy radiation
US4346511A (en) * 1979-07-05 1982-08-31 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for preparing dosimeter for measuring skin dose
US4608190A (en) * 1984-04-23 1986-08-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company X-ray image storage panel comprising anion-deficient BaFCl:Eu/BaFBr:Eu phosphors
US4954707A (en) * 1988-06-29 1990-09-04 Battelle Memorial Institute System for use with solid state dosimeter
US5030832A (en) * 1989-06-08 1991-07-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Apparatus for detecting fluorescence of a luminescent material
US5063297A (en) * 1989-06-08 1991-11-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Apparatus for detecting fluorescence of a luminescent material
JPH07116432B2 (ja) * 1989-09-20 1995-12-13 富士通株式会社 蛍光体，その製法及び用途
US5420000A (en) * 1990-04-09 1995-05-30 Jp Laboratories, Inc. Heat fixable high energy radiation imaging film
US5268125A (en) * 1990-06-05 1993-12-07 Kasei Optonix, Ltd. Process for producing calcium tungstate phosphor
US5334841A (en) * 1993-01-22 1994-08-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method and apparatus for detecting fluorescence
US5529931A (en) * 1994-03-16 1996-06-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Time-temperature indicator for establishing lethality of high temperature food processing
WO1995034004A1 (en) * 1994-06-03 1995-12-14 Battelle Memorial Institute Composite material dosimeters
US5892234A (en) * 1995-09-22 1999-04-06 The Board Of Regents Of Oklahoma State University Method for determining an unknown absorbed dose of radiation using optically stimulated luminescence
US5567943A (en) * 1995-11-03 1996-10-22 Plevinsky; Craig A. Personal radiation detection device
US5990485A (en) * 1996-11-25 1999-11-23 Agfa-Gevaert, N.V. Label for certifying an inspection by penetrating radiation
US5811822A (en) * 1997-04-29 1998-09-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optically transparent, optically stimulable glass composites for radiation dosimetry
US6123455A (en) * 1997-05-02 2000-09-26 American Iron And Steel Institute Phosphor thermometry system
GB9801137D0 (en) * 1998-01-20 1998-03-18 Eastman Kodak Co Time-temparature indicator devices
US6414324B1 (en) * 1998-05-13 2002-07-02 The Board Of Regents For Oklahoma State University Method of preparing detection materials for use in UV detection using phototransferred thermoluminescence
EP1125121B1 (de) * 1998-10-28 2007-12-12 Covaris, Inc. Vorrichtung und verfahren zur kontrolle einer akustischen behandlung
CA2318845A1 (en) * 1998-11-25 2000-06-02 Eugen Pavel Three-dimensional optical memory with fluorescent photosensitive material
US6406914B1 (en) * 1999-03-31 2002-06-18 Nichiyu Giken Kogyo Co., Ltd. Radiation exposure dose-history indicator
US6475433B2 (en) * 2000-02-01 2002-11-05 Ebw Electronics, Inc. Method and apparatus for verifying ultraviolet sterilization
JP2001215298A (ja) * 2000-02-02 2001-08-10 Fuji Photo Film Co Ltd 放射線量測定方法および放射線画像形成方法
DE10026712A1 (de) * 2000-05-30 2002-01-03 Theo Englberger Gebrauchsfertiges Prüfpaket zur Leistungsbeurteilung von Sterilisierverfahren
US6673626B1 (en) * 2000-10-31 2004-01-06 Science & Technology Corporation University Of New Mexico Optoelectronic circuit for detecting changes in fluorescence lifetime
US20030211618A1 (en) * 2001-05-07 2003-11-13 Patel Gordhandhai Nathalal Color changing steam sterilization indicator
DE60238405D1 (de) * 2001-06-15 2011-01-05 Masahiro Irie Photochromes material und darauf basierender farbdosimeter
DE10130612A1 (de) * 2001-06-26 2002-12-05 Siemens Ag Dosimeter mit integrierter Dosisleistungsmessung
WO2003037391A1 (en) * 2001-10-30 2003-05-08 Segan Industries, Inc. Device with ability to report decontamination
US7098470B2 (en) * 2001-12-04 2006-08-29 Landauer, Inc. Method for non-destructive measuring of radiation dose
US7227158B1 (en) * 2003-02-27 2007-06-05 Jp Labs, Inc. Stick-on self-indicating instant radiation dosimeter
US6979829B2 (en) * 2003-04-23 2005-12-27 Clearant Inc. Devices and methods for determining the amount of energy absorbed during irradiation
JP2004337343A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Fuji Photo Film Co Ltd 放射線量検出装置
WO2005021048A2 (en) * 2003-08-22 2005-03-10 Steris Inc. Method of irradiating frozen material
US20070117208A1 (en) * 2003-11-06 2007-05-24 Nichiyu Giken Kogyo Co., Ltd. Radiation exposure history indicator
DE102004022080A1 (de) * 2004-05-05 2005-11-24 Giesecke & Devrient Gmbh Wertdokument mit visuell erkennbaren Kennzeichnungen
US7515681B2 (en) * 2004-06-30 2009-04-07 Lexitek, Inc. High resolution proton beam monitor
US20060054525A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-16 Jennifer Dean Medical article and method of making and using the same
US7538329B2 (en) * 2005-02-02 2009-05-26 Nomadics, Inc. Energy-transfer nanocomposite materials and methods of making and using same
GB0505523D0 (en) * 2005-03-17 2005-04-27 E2V Tech Uk Ltd X-ray sensor
US7485877B2 (en) * 2005-05-27 2009-02-03 The Regents Of The University Of Michigan Integrative and real-time radiation measurement methods and systems
US7780913B2 (en) * 2005-08-26 2010-08-24 Lawrence Livermore National Security, Llc Paint for detection of corrosion and warning of chemical and radiological attack
US8114342B2 (en) * 2006-03-31 2012-02-14 The Invention Science Fund I, Llc Methods and systems for monitoring sterilization status
US7638090B2 (en) * 2006-03-31 2009-12-29 Searete Llc Surveying sterilizer methods and systems
US8277724B2 (en) * 2006-03-31 2012-10-02 The Invention Science Fund I, Llc Sterilization methods and systems
WO2009064845A2 (en) * 2007-11-16 2009-05-22 Bernstein Eric F Sterilizing compositions comprising phosphors for converting electromagnetic radiation to uvc radiation and methods for using the same
US8340245B2 (en) * 2009-06-05 2012-12-25 Sentinel Scanning Corporation Transportation container inspection system and method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2012097770A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012097770A8 (de) 2013-06-06
DE102010053723A1 (de) 2012-05-31
WO2012097770A1 (de) 2012-07-26
US20130252340A1 (en) 2013-09-26
BR112013013360A2 (pt) 2016-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012097770A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum prüfen von auf objekte energieeintragenden behandlungen
DE69922601T2 (de) Spektroskopische Nanosekundengatter-Diagnosevorrichtung
EP2389271B1 (de) Verfahren zur materialbearbeitung und laserbearbeitungsgerät zur materialbearbeitung
Ayyangar et al. A comparison of thermal neutron and gamma ray sensitivities of common TLD materials
WO2010057649A1 (de) Verfahren zur identifizierung von lasersinterpulvern mit markern bestehend aus salzen von seltenerdmetallen
DE102011050389B4 (de) Sensoreinheit und Messverfahren
DE2428884A1 (de) Absorptionsspektrographisches analyseverfahren und einrichtung zu seiner durchfuehrung
Polymeris Thermally assisted OSL (TA-OSL) from various luminescence phosphors; an overview
DE112014002831T5 (de) Strahlungsdetektor für Bildgebungsanwendungen mit stabilisierter Lichtausgabe
EP3165910B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur photothermischen untersuchung einer probe
Puite et al. Lyoluminescence dosimetry part II. State-of-the-art
DeWitt et al. Optically stimulated luminescence (OSL) of tooth enamel and its potential use in post-radiation exposure triage
EP3469560B1 (de) Verfahren zur absicherung von wertdokumenten mit speicherleuchtstoffen
EP3143383B1 (de) Messung der fluoreszenz eines indikators in einer gasdichten verpackung, die produkte mit limitierter lagerfähigkeit enthält
DE69216094T2 (de) Verfahren zur feststellung und messung von strahlung
EP3684886B1 (de) Verfahren zum prüfen eines echtheitsmerkmals, vorrichtung zum durchführen eines verfahrens, echtheitsmerkmal und wertdokument
DE102015117939A1 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Strahlendosis und Produkt
Kurobori et al. Variable periodic time operated fibre-coupled dosimetry system using Ag-activated RPL glasses with build-up
DE69411385T2 (de) Nachweis bestrahlter proben
DE102020204673B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Dosismessung in einem Röntgengerät
DE102017105159B4 (de) Verfahren zur Validierung einer Bestrahlungsanlage
DE102017125006B3 (de) Verfahren zur Dosimetrie
EP3469559B1 (de) Verfahren zur absicherung von wertdokumenten mit speicherleuchtstoffen
DE102021212950B3 (de) Verfahren zum Überwachen einer Komponente bei der Strahlentherapie und Lichtbasiertes Sperrsystem
DE10207718B4 (de) Probenkopf für ein Elektronenspinresonanz-Dosimeter und Verwendung einer Referenzprobe für einen derartigen Probenkopf

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130611

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: WETZEL, CHRISTIANE

Inventor name: OPITZ, JOERG

Inventor name: DERENKO, SUSAN

Inventor name: SCHREIBER, JUERGEN

Inventor name: HAERTLING, THOMAS

Inventor name: MAYER, ANTON

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: MAYER, ANTON

Inventor name: DERENKO, SUSAN

Inventor name: OPITZ, JOERG

Inventor name: WETZEL, CHRISTIANE

Inventor name: SCHREIBER, JUERGEN

Inventor name: HAERTLING, THOMAS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20150119

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20180526