ES2568883T3

ES2568883T3 - Aparato de esterilización por plasma que produce radicales hidroxilo

Info

Publication number: ES2568883T3
Application number: ES08846256.9T
Authority: ES
Inventors: Christopher Paul Hancock
Original assignee: Creo Medical Ltd
Current assignee: Creo Medical Ltd
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2016-05-05
Anticipated expiration: 2028-11-06
Also published as: CN101888860B; CA2741135C; CA2741135A1; CN101888860A; EP2211915B1; WO2009060214A1; US20100247403A1; US8696997B2; EP2211915A1

Abstract

Aparato de esterilizacion que comprende un aplicador (300) que tiene un zona de generacion de radicales hidroxilo y una salida para dirigir los radicales hidroxilo generados fuera de la zona de generacion de radicales hidroxilo hacia una zona a esterilizar; un recinto (600) para confinar los radicales hidroxilo en la zona a esterilizar; un generador de potencia (101) conectado para suministrar energia de microondas o de RF en la zona de generacion de radicales hidroxilo; y un generador de neblina (505) conectado para suministrar agua nebulizada en la zona de generacion de radicales hidroxilo, caracterizado por que: el aplicador (300) comprende un conjunto coaxial conectado para recibir la energia de microondas o de RF procedente del generador de potencia, teniendo el conjunto coaxial: un conductor externo (390); un conductor interno (310, 320) rodeado por y separado del conductor externo (390), comprendiendo el conductor interno (310, 320) una parte hueca y una boquilla (324) localizada en el extremo distal del conductor interno (310, 320); una tuberia de alimentacion (485) para suministrar agua a la parte hueca para suministrar como agua nebulizada a traves de la boquilla en la zona de generacion de radicales hidroxilo, y en donde el conductor interno se ahusa en su extremo distal para crear una alta impedancia en la zona de generacion de radicales hidroxilo y para concentrar la energia de microondas o de RF recibida en un campo electrico en la zona de generacion de radicales hidroxilo cuando el agua nebulizada y la energia de microondas o de RF se suministran en la misma para crear de este modo una descarga de ionizacion para generar radicales hidroxilo a partir del agua nebulizada para suministrar fuera del aplicador (300).

Description

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DESCRIPCION

Aparato de esterilizacion por plasma que produce radicales hidroxilo Campo de la invencion

La invencion se refiere a sistemas de esterilizacion adecuados para su uso clmico, por ejemplo, sobre o en el cuerpo humano o animal. Por ejemplo, la invencion puede proporcionar un sistema que puede usarse para destruir o tratar ciertas bacterias y/o virus asociados al sistema biologico humano o animal y/o el entorno circundante. La presente invencion es especialmente util para esterilizar o descontaminar espacios cerrados o parcialmente cerrados, por ejemplo, espacios de camas de hospital.

Antecedentes de la invencion

Las bacterias son organismos unicelulares que se encuentran en casi todas partes, existen en grandes cantidades y son capaces de dividirse y multiplicarse rapidamente. La mayoria de las bacterias son inofensivas, pero hay tres grupos daninos; en concreto: cocos, espirilos, y bacilos. Las bacterias de tipo coco son celulas redondas, las bacterias de tipo espirilo son celulas helicoidales y las bacterias de tipo bacilo tienen forma de varilla. Las bacterias daninas provocan enfermedades como el tetanos y la fiebre tifoidea.

Los virus solo pueden vivir y multiplicarse apropiandose de otras celulas, es decir, no pueden sobrevivir por si mismos. Los virus provocan enfermedades tales como resfriados, gripe, paperas y SIDA.

Las esporas de hongos y pequenos organismos llamados protozoos pueden provocar enfermedades.

La esterilizacion es una accion o proceso que destruye o elimina toda forma de vida, especialmente los microorganismos. Durante el proceso de la esterilizacion por plasma se producen agentes activos. Estos agentes activos son los fotones ultravioleta de alta intensidad y los radicales libres, que son atomos o conjuntos de atomos con electrones no emparejados quimicamente. Una caracteristica atractiva de la esterilizacion por plasma es que es posible lograr la esterilizacion a temperaturas relativamente bajas, tales como la temperatura corporal. La esterilizacion por plasma tambien tiene la ventaja de que es segura para el operario y el paciente.

El plasma contiene habitualmente electrones e iones cargados, asi como especies quimicamente activas, tales como el ozono, los oxidos de nitrogeno, y los radicales hidroxilo. Los radicales hidroxilo son mucho mas eficaces en la oxidacion de contaminantes en el aire que el ozono y son varias veces mas germicidas y fungicidas que el cloro, lo que les convierte en unos candidatos muy interesantes para destruir bacterias o virus y para realizar una descontaminacion eficaz de los objetos contenidos dentro de espacios cerrados, por ejemplo, objetos o articulos asociados a un entorno hospitalario.

Los radicales OH contenidos dentro de una “macromolecula” de agua (gota de niebla) son estables durante varios segundos y son 1000 veces mas eficaces que los desinfectantes convencionales en concentraciones comparables.

Un articulo reciente, de Bai et al., “Experimental studies on elimination of microbial contamination by hydroxyl radicals produced by strong ionisation discharge”, Plasma Science and Technology, vol. 10, n.° 4, agosto de 2008, considera el uso de radicales OH producidos por fuertes descargas de ionizacion para eliminar la contaminacion microbiana. En este estudio, se considera el efecto de la esterilizacion en E. coli y B. subtilis. La suspension de bacterias se preparo con una concentracion de 101 2 3 4 5 * 7 ufc/ml (ufc = unidad formadora de colonias) y se uso una micropipeta para transferir 10 |jl de las bacterias en forma de fluido sobre placas de acero inoxidable esteriles de 12 mm x 12 mm. El fluido de bacterias se extendio de manera uniforme sobre las placas y se dejo secar durante 90 minutos. A continuacion, las placas se pusieron en un recipiente de vidrio esteril y los radicales OH con una concentracion constante se pulverizaron sobre los platos. Los resultados de este estudio experimental fueron los siguientes:

1. Los radicales OH pueden usarse para provocar danos irreversibles a las celulas y, finalmente, matarlas;

2. El potencial umbral para la eliminacion de microorganismos es una diezmilesima de los desinfectantes usados en el propio pais o en el extranjero;

3. La reaccion bioquimica con OH es una reaccion de radicales libres y el tiempo de reaccion bioquimica para eliminar microorganismos es de aproximadamente 1 segundo, lo que responde a la necesidad de una rapida eliminacion de la contaminacion microbiana, y el tiempo letal es de aproximadamente una milesima del mismo para desinfectantes nacionales e internacionales actuales;

4. La densidad letal de OH es de aproximadamente unas milesimas de la densidad de pulverizacion para otros desinfectantes, lo que sera util para eliminar la contaminacion microbiana de manera eficiente y rapida en grandes espacios, por ejemplo, areas de espacios de camas; y

5. Las gotas de neblina o de niebla de OH oxidan las bacterias en CO2, H2O y sales micro inorganicas. El OH

restante tambien se descompone en H2O y O2, por lo que este metodo eliminara la contaminacion microbiana sin

polucion.

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El documento US 6.969.487 desvela un proceso de desnaturalizacion de un agente bioqmmico mediante la produccion de una niebla de fluido de limpieza que contiene especies de hidroxilo que se activan por energia electrica o ene^a fotonica.

El documento US 5.393.490 desvela un proceso de esterilizacion en seco mediante la exposicion de dispositivos medicos o dentales a un plasma de gas de alta reduccion, preferentemente formado por la descarga de una mezcla de gases humedos.

El documento WO 02/45756 desvela un metodo de oxidacion avanzada de fuentes quimicas y biologicas peligrosas pulverizando una nube que contiene una sustancia fotocatalitica y, a continuation, provocando una activation catalftica al dirigir un haz de luz de alta intensidad a traves de la nube.

El documento US 6.343.425 desvela un aparato para la limpieza de un articulo elastomerico mediante el flujo de un agente de limpieza gaseoso que comprende un material de limpieza vaporizado y un plasma debilmente ionizado.

Sumario de la invencion

En su forma mas general, la invencion proporciona un sistema de esterilizacion dispuesto de manera controlable para generar y emitir radicales hidroxilo.

De acuerdo con la invencion, se proporciona un aparato de esterilizacion tal como se establece en la revindication 1.

El aparato de esterilizacion comprende un aplicador que tiene una zona de generation de radicales hidroxilo y una salida para dirigir los radicales hidroxilo generados fuera de la zona de generacion de radicales hidroxilo hacia una zona a esterilizar; un recinto para confinar los radicales hidroxilo en la zona a esterilizar; un generador de potencia conectado para suministrar energia en la zona de generacion de radicales hidroxilo; y un generador de neblina conectado para suministrar agua nebulizada (que tambien puede significar humedad o niebla) en la zona de generacion de radicales hidroxilo, en el que el aparato esta configurado para crear una alta impedancia en la zona de generacion de radicales hidroxilo cuando el agua nebulizada y la energia se suministran en la misma para crear de este modo una descarga de ionization para generar radicales hidroxilo para suministrar fuera del aplicador o dispositivo.

Este sistema puede usarse para producir radicales OH para aplicaciones relacionadas con espacios de camas o salas de hospital o la descontaminacion o la esterilizacion de quirofanos.

El aparato incluye un conjunto coaxial que tiene un conductor interno rodeado por y separado de un conductor externo, en el que el conductor interno se ahusa en su extremo distal para concentrar un campo electrico en la zona de generacion de radicales hidroxilo para promover la descarga de ionizacion cuando el agua nebulizada y la energia de microondas se suministran a la misma. El conductor interno (central) puede ser parte de una red de transformation de impedancia coaxial dispuesta para generar un campo electrico lo suficientemente alto como para permitir que se excite un plasma no termico util o que tenga lugar una descarga de ionizacion.

El aparato puede incluir una alimentation de gas conectada para suministrar gas a la zona de generacion de radicales hidroxilo, en el que la descarga de ionizacion creada es un plasma del gas. El plasma podria combinarse con la neblina para producir radicales OH con una concentration que sea adecuada para descontaminar una serie de zonas o espacios aislados definidos por un recinto flexible o portatil que puede llenarse con los radicales producidos por el aplicador o dispositivo. El recinto permite que se concentren los radicales OH y evita que toda la sala se inunde con radicales OH.

El generador de neblina puede incluir una valvula contenida dentro del conductor interno del conjunto coaxial, teniendo la valvula una salida localizada para suministrar la neblina en el extremo distal del conductor interno. La valvula puede ser una valvula de aguja. La valvula de aguja puede accionarse mecanicamente, como en el caso de una disposition de pulverizador, o electronicamente como en el caso de un sistema de inyeccion de combustible, para permitir que el agua (u otro fluido) se introduzca en el conductor central bajo presion.

En el extremo distal del conductor se proporciona una boquilla para actuar como un atomizador para permitir que se produzca una neblina controlable. La valvula usada para controlar el flujo de agua (u otro fluido) a lo largo del conductor central puede ser una valvula de solenoide, que es una valvula electromecanica controlada mediante el envio de una corriente electrica a traves de un solenoide para cambiar el estado de la valvula, es decir, cuando la corriente fluye a traves del enrollamiento del solenoide, el solenoide produce un campo magnetico que mueve un embolo, o una varilla de material magnetico, en una direction especifica para abrir la valvula y permitir el flujo de agua a lo largo del conductor central, y, cuando cesa la corriente, la varilla puede moverse de nuevo a una position de reposo, es decir, se cierra la valvula y se corta el flujo de agua a lo largo del conductor central.

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En una realizacion espedfica, la valvula puede conectarse en un extremo a un resorte, que puede usarse para mantener la valvula cerrada cuando no se aplica el campo y comprimirse para hacer que la valvula se abra cuando se aplica el campo. Cuando la valvula esta abierta, el agua (u otro fluido) fluye en el conductor central y el gas (o aire comprimido, o mezcla de gases) se usa para extraer el agua del conductor central para producir una neblina en la boquilla. El gas tambien permite que se produzca plasma en la punta distal del conductor central debido a la ionizacion del gas, provocada por el alto campo electrico establecido en la punta distal debido al campo de microondas o de RF y la antena espedfica usada, y el plasma se combina con la neblina para producir una concentracion de radicales OH adecuados para destruir diversas bacterias o virus. Cuando la valvula esta cerrada, el agua (u otro fluido) no es capaz de fluir a lo largo del conductor central, pero el gas (o aire comprimido, o mezcla de gases) todavia es capaz de producir un plasma debido a la ionizacion del gas (o aire comprimido, o mezcla de gases) provocada por el alto campo electrico establecido en la punta distal debido al campo de microondas producido por el generador y la estructura de antena o de resonador espedfica usada. Este plasma tambien puede usarse para destruir diversas bacterias o virus.

Si el aplicador esta configurado para producir plasma y radicales OH a traves de una neblina controlada generada en el interior del conductor central, la entrada de gas puede colocarse corriente abajo de la valvula usada para controlar el flujo de agua a lo largo del conductor central. En ciertos casos puede ser preferible que el aplicador use una disposition de valvula mecanica. En este caso, el mecanismo de valvula mecanica, los medios para crear un campo E lo suficientemente alto como para ionizar el gas (o mezcla de gases), el suministro de agua y el gas comprimido (o mezcla de gases comprimidos) estan integrados en un dispositivo de mano.

El gas comprimido (o mezcla de gases) puede proceder de un compresor de aire y/o un cilindro(s) de gas y se introduce en el aplicador usando un tubo de conexion adecuado. Las conexiones con el conductor central que actuan como entradas para el suministro de agua y el gas comprimido (o mezcla de gases) deben ser tales que no se altere el campo electromagnetico configurado dentro de la estructura de aplicador. Esto puede requerir que el tubo de alimentation este fabricado de un material dielectrico de baja perdida o puede ser necesario configurar las lineas de alimentacion como una disposicion de tetones de sintonizacion. En esta disposicion espedfica, se incluye una valvula mecanica para controlar el flujo del gas comprimido (o mezcla de gases) y para introducir el agua en el conductor central. Tras el accionamiento de un boton o gatillo, una valvula de aguja libera un flujo de agua y libera simultaneamente un flujo de gas comprimido en el sistema. El gas comprimido extrae agua del extremo distal del conductor central y las moleculas de agua se atomizan, debido a la inclusion de una boquilla adecuada, a medida que el agua sale del conductor central. Durante el funcionamiento, el usuario puede presionar un boton localizado en el cuerpo externo del aplicador cuando se desee producir los radicales OH. Es preferible que la valvula de solenoide este contenida dentro del aplicador, ya que la valvula debe liberar el agua, que puede estar bajo presion, directamente en el conductor central (aguja) para permitir que se produzca instantaneamente una neblina en el extremo distal del aplicador, que se combinara con el plasma para producir radicales OH.

Aunque es preferible que el sistema contenga la valvula en el aplicador, la presente invention no se limita a esta disposicion, es decir, el control de valvula puede estar contenido dentro del instrumento que contiene el generador de microondas y la electronica de control asociada. Puede ser preferible que se alimente el agua usando un mecanismo de alimentacion por gravedad en lugar de una bomba.

El agua puede introducirse en el sistema corriente abajo del suministro de gas con el fin de usar el gas para extraer o ayudar a la extraction del agua del conductor central. En esta disposicion espedfica, se cambiara el conjunto de valvula para permitir que el gas fluya mas alla de la valvula, es decir, se reconfiguraran la valvula y el dispositivo de sellado.

Tambien puede ser preferible que el gas (o mezcla de gases) se combine directamente con el agua en lugar de que esten los dos separados.

Cuando el suministro de agua y el suministro de gas (o mezcla) estan separados, es preferible que el gas (o mezcla de gases) se alimente en el conductor central corriente abajo del suministro de agua, es decir, mas cerca de la punta distal. Esto es porque el aplicador es capaz de producir plasma o radicales OH de acuerdo con el estado de la valvula de aguja, es decir, si la valvula esta abierta se creara OH y si la valvula esta cerrada se creara plasma. Esto permite que el aplicador, o instrumento, pueda usarse en diversas aplicaciones relativas al cuerpo humano o animal y los entornos externos. Por ejemplo, puede usarse para matar o destruir priones existentes en la superficie de los instrumentos quirurgicos.

El generador de neblina puede comprender un generador de niebla ultrasonico.

En una realizacion, el aparato comprende un generador de potencia de microondas o de RF controlable o una pluralidad de generadores; un suministro controlable de gas (o mezcla de gases); un suministro controlable de neblina o de niebla; un solo aplicador o una pluralidad de aplicadores que producen un plasma adecuado y/o unas concentraciones adecuadas de radicales OH; un conjunto de cable o un medio de transferencia de la potencia de microondas o de RF desde el generador(es) al aplicador(es); un recinto para permitir concentraciones adecuadas de radicales OH a construir o establecer; un sistema de control para controlar el funcionamiento del generador de

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microondas (o de RF), el flujo de gas y el sistema de mezclado, y el generador de neblina o de niebla; un medio para introducir el aplicador(es) en el espacio o recinto en el que va a realizarse la descontaminacion o esterilizacion; una interfaz de usuario para permitir que el usuario controle el sistema de esterilizacion, descontaminacion o limpieza por plasma o radicales OH, y un medio para monitorizar la concentracion de OH y la eficacia del proceso de limpieza (este puede ser un proceso o instrumento externo).

Los radicales OH se introducen en un entorno cerrado y el entorno se llena con una concentracion de radicales adecuados para matar las bacterias o los contaminantes que existen dentro de la seccion cerrada. Puede usarse una pluralidad de aplicadores de componentes integrados o separados para introducir los radicales OH en el entorno cerrado en una serie de orificios dispuestos alrededor de la periferia del recinto. El dispositivo usado para crear la descarga de ionizacion y el dispositivo para crear la neblina pueden ser unidades o subconjuntos separados y las dos unidades pueden colocarse en dos localizaciones diferentes dentro del recinto flexible. El instrumental que contiene el generador de microondas, el gas (o mezcla de gases), el generador de neblina, el sistema de control y la interfaz de usuario esta localizado preferentemente fuera del entorno cerrado para permitir que el usuario controle el sistema sin quedar expuesto a altas concentraciones de radicales OH.

El recinto puede ser una disposition portatil que puede moverse por el interior de un hospital, por ejemplo, el recinto puede adoptar la forma de un gran paraguas o una tienda de campana o un globo grande. El fin del recinto es contener y confinar en el mismo los radicales hidroxilo. Esto puede servir tanto para proteger un entorno externo de efectos no deseados como para concentrar los radicales hidroxilo en la zona a esterilizar. Es muy deseable que el recinto pueda transportarse facilmente sin sufrir danos. Puede ser deseable que el recinto se mueva por toda una sala de hospital de un espacio de cama al siguiente para realizar un proceso de descontaminacion en serie sin la necesidad de cerrar la sala del hospital, reduciendo de este modo el tiempo de inactividad o creando recursos adicionales para el tratamiento o el cuidado de los pacientes, por lo que el recinto ideal deberia ser adecuado para encerrar un area que contenga una cama, un armario al lado de la cama y cualquier otro mueble del espacio de cama que pueda estar presente en el area. Puede ser preferible que el recinto flexible tenga doble revestimiento o consista en una pluralidad de paredes, revestimientos o membranas con el fin de garantizar que el mayor numero posible de radicales OH esten contenidos dentro del espacio cerrado y que pueda mantenerse una alta concentracion de radicales OH.

La vida util de los radicales OH en el aire puede ser de 1 a 3 segundos. Si el recinto es portatil, es posible que durante el uso haya huecos en la superficie de contacto entre sus bordes y los bordes de la zona a esterilizar. Para evitar el escape de radicales OH, la superficie del recinto, especialmente en los bordes, puede recubrirse con un material que actue como un buen absorbente de radicales OH.

Como alternativa o adicionalmente, el recinto puede sellar la zona a esterilizar. El sellado puede realizarse mediante unos elementos de union, o, para las partes del recinto que estan en contacto con una superficie de suelo, unos elementos pesados (por ejemplo, que contengan arena o similares) que promuevan un buen contacto entre el recinto y el suelo. En lugar de un sello fisico, los radicales OH pueden confinarse en el recinto por una presion de retorno generada en los bordes, actuando por lo tanto, por ejemplo, para mover directamente el gas fuera del recinto de nuevo al recinto.

Pueden proporcionarse uno o mas ventiladores para distribuir el aire que contiene radicales OH en el espacio en el recinto. El ventilador(es) puede estar localizado dentro del recinto.

Los radicales OH producidos por este sistema, pueden oxidar las bacterias contenidas dentro del espacio de cama en CO2, H2O y sales micro inorganicas. Los radicales OH restantes pueden descomponerse en H2O y O2 y asi el sistema debe eliminar la contamination microbiana sin polucion, siendo esto de especial importancia en la aplicacion prevista, ya que los pacientes y trabajadores de la salud estaran presentes durante el proceso de descontaminacion, es decir, un paciente puede estar situado en cualquiera de los lados del espacio de cama en el que tiene lugar la descontaminacion durante el tiempo en el que tiene lugar este proceso. El hecho de que puede que no se produzcan danos por productos mediante el proceso de esterilizacion significa que puede que no sea necesario sellar totalmente el area de espacio de cama que se este descontaminado, es decir, puede que no sea necesario poner cinta de sellado alrededor de los bordes del recinto donde el cierre entra en contacto con el suelo y que no sea necesario usar sellos hermeticos alrededor de los orificios de entrada por donde los radicales OH se introducen en el recinto. Esto tambien es beneficioso en terminos del tiempo de descontaminacion, es decir, el recinto portatil puede moverse de un espacio de cama al siguiente en cuestion de minutos.

Sin embargo, tambien puede ser beneficioso concentrar el radical OH en una zona cerrada para garantizar una tasa de destruction de bacterias o insectos del 100 %, y puede ser no deseable tener radicales OH llenando continuamente espacios en los que estan presentes los pacientes o el personal. El sistema presentado en el presente documento puede crear una alta densidad de radicales OH de una manera controlable para matar todas las bacterias, virus o insectos en una zona parcialmente cerrada donde no pueda provocarse ningun dano a los pacientes o el personal que estan presentes en las zonas cercanas al recinto parcial o colocarse en otro lugar dentro de la sala de hospital.

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La estructura flexible significa que el recinto puede moverse y prepararse por un solo miembro del personal del hospital. El generador o el instrumental pueden estar localizados en la parte superior de un pequeno carro o contenidos dentro de un recinto hecho a medida con ruedas, por lo que este proceso de esterilizacion no exige un uso intensivo de recursos. Una vez que se ha descontaminado el espacio de cama, el paciente puede tumbarse de nuevo en la cama con la seguridad de que el sistema de radicales OH ha descontaminado totalmente el area en la que el/ella se encuentra; esto deberia proporcionar un alto nivel de comodidad y tranquilidad al paciente.

El instrumental usado para generar el suministro de radicales OH (incluyendo la botella(s) de gas y el cilindro de agua) puede alejarse en un recinto con ruedas de manera que pueda moverse de cama en cama o de sala en sala. El recinto portatil puede fabricarse de un material de tejido o una lamina de plastico con puntales metalicos para darle soporte, es decir, puede usarse una disposicion similar a una tienda de campana o un paraguas.

El aparato puede incluir un medio para reciclar los radicales OH y/o el gas (o mezcla de gases) de nuevo en el sistema para aumentar la eficiencia de la operacion en terminos de minimizar el gas y la energia electrica usados y reducir la introduccion de radicales OH dispersos en los espacios alrededor del recinto en el que pueden estar presentes los pacientes o el personal. El sistema para reciclar los radicales OH puede consistir en una disposicion que comprende: una o dos camaras, una primera bomba (motor) para retirar los radicales OH del sistema, una segunda bomba (motor) para reintroducir los radicales de nuevo en el recinto o en el aplicador y una disposicion de tuberias o tubos. El sistema tambien puede incluir una disposicion de valvulas unidireccionales. Puede ser preferible usar una pluralidad de tuberias de salida y de entrada para garantizar que los radicales se hacen circular o se distribuyen de manera regular o uniforme dentro del recinto. El sistema tambien puede contener un ventilador o una disposicion de ventiladores para garantizar que los radicales dentro del recinto se mueven por todo el espacio de descontaminacion para garantizar que se destruyen con exito todas las bacterias dentro del espacio. Cuando el gas se extrae y se alimenta de nuevo en el aplicador, puede usarse un combinador de tipo Y para volver a combinar el gas reciclado con el gas (o mezcla de gases) producido por el cilindro(s). La descarga de ionizacion puede crearse usando aire o aire comprimido; en este caso, puede usarse un generador de aire comprimido para reemplazar el cilindro(s) de gas.

Esta disposicion tambien puede usarse para alimentar el gas (o mezcla de gases) de nuevo en el aplicador(s) para producir mas plasma para permitir que se generen nuevos radicales. En esta disposicion, el gas (o mezcla de gases) que se logra bombear de nuevo en la camara se bombea de nuevo hacia fuera y se alimenta en el aplicador o se almacena en una camara separada listo para su uso. El gas reciclado y el gas procedente del cilindro(s) principal se combinan, a continuacion, usando un conector de gas de tipo Y o similar. Esto reducira la demanda del suministro de gas externo.

El aparato puede incluir un medio para medir el contenido espectral (la longitud de onda y la magnitud) de la energia producida por el sistema en el extremo distal del aplicador en el que se emite el plasma/OH. El sistema de medicion puede comprender una disposicion de fotodiodos o detectores de luz y el acondicionamiento de senales asociadas, y la informacion de los diodos puede alimentarse en el sistema de microprocesador o de control para que pueda controlarse la longitud de onda y la intensidad de la UV y el plasma producidos en la salida del sistema. Los fotodiodos son sensores de luz de semiconductores que generan una corriente o tension cuando la union P-N en el semiconductor se ilumina con la luz.

La informacion de intensidad y longitud de onda puede alimentarse de nuevo en el sistema para permitir que se realicen ajustes del nivel de potencia de microondas, el caudal de gas y la mezcla de gases con el fin de optimizar la generacion de los radicales OH. Los dispositivos especificos que pueden usarse para implementar los detectores incluyen: fotodiodos de Si, diodos PIN de Si, fotodiodos de Si de tipo multi-elemento y fotodiodos de avalancha de Si (APD). Puede ser preferible integrar una disposicion de mini-espectrometro en el aplicador o la salida del sistema para proporcionar la funcion de medicion de longitud de onda y de intensidad. En tales disposiciones, pueden usarse los siguientes tipos de sensores: sensores CCD, sensores lineales CMOS y sensores de InGaAs. Un dispositivo especifico que puede considerarse es un mini-espectrometro C10082MD o C10083MD de Hamamatsu, que emplea un sensor de imagen lineal CMOS como el detector.

Estos dispositivos pueden usarse para medir la intensidad de luz dentro de la UV y el intervalo de IR cercano de longitudes de onda. Puede emplearse una gama de sensores para permitir que las mediciones de intensidad de luz se realicen dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 nm a 2200 nm.

Para el sistema presentado en el presente documento, puede ser preferible usar una disposicion de tipo policromador, por lo que se usa una rejilla como el elemento de dispersion de longitud de onda y un detector de tipo matriz se coloca a lo largo del plano focal de la lente de enfoque. Los policromadores estan disenados para permitir la deteccion simultanea de multiples espectros, lo que podria ser ventajoso para su uso en nuestro sistema.

El ajustador de impedancia puede estar dispuesto como una red o sintonizador de coincidencias dinamicamente controlado o estaticamente controlado para permitir que la energia de microondas usada para crear el plasma coincida en impedancia con el estado de alta impedancia requerido para excitar el plasma y el estado de baja impedancia requerido para sostener o mantener el plasma. Como alternativa, podria proporcionarse una disposicion

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de sintonizacion fija que permita que se produzca una descarga de ionizacion en el borde delantero de cada pulso de potencia de microondas. Una disposicion como esta garantizara que el dispositivo de generacion de potencia de microondas, es decir, un magnetron, este protegido de danos debidos a los graves desajustes de impedancia que se producen con frecuencia durante la excitacion de plasma o la ocurrencia de descargas de ionizacion, es decir, se hara que la impedancia de salida del magnetron coincida con la impedancia que se establece dentro de la zona de generacion de hidroxilo cuando se producen las descargas de ionizacion o la excitacion de plasma. Puede ser preferible hacer funcionar el sistema en modo pulsado.

El sistema tambien puede incluir un medio para medir la longitud de onda y la intensidad del plasma/UV/OH producidos en la salida del sistema (el aplicador) y esta informacion puede usarse en un bucle de realimentacion para controlar la longitud de onda y la intensidad de la energia producida por el sistema.

En la presente invencion, el nivel de potencia puede ajustarse de una manera controlada, por ejemplo, la energia de microondas puede modularse de una manera controlada usando al menos un modulador o un medio de modulacion.

La invencion tambien se basa en la disponibilidad de la humedad que puede producirse o a traves del entorno en el que se genera el plasma (aplicaciones dentro del cuerpo) o mediante la introduccion de humedad o niebla o neblina en el aplicador a traves de medios externos, por ejemplo, la niebla producida por un transductor ultrasonico y un recipiente de agua. La introduccion de niebla o neblina o humedad puede usarse para permitir que se produzcan radicales hidroxilo, que se sabe que son eficaces para matar bacterias u hongos.

En la presente memoria descriptiva, la frecuencia de microondas puede usarse ampliamente para indicar el intervalo de 400 MHz a 100 GHz, pero preferentemente el intervalo de 1 GHz a 60 GHz. Las frecuencias de microondas especificas que se han considerado son: 900 MHz, 2,45 GHz, 3,3 GHz, 5,2 GHz, 10 GHz, 14,5 GHz y 24 GHz. La frecuencia de RF puede usarse ampliamente para indicar el intervalo de 50 kHz a 500 MHz. Las frecuencias de microondas especificas que pueden ser de interes son 100 kHz, 500 kHz, 13 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz, 50 MHz y 100 MHz.

Breve descripcion de los dibujos

A continuacion, se explican las caracteristicas de la invencion en la descripcion detallada de ejemplos de la invencion ofrecida a continuacion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama esquematico de un sistema de esterilizacion para producir radicales hidroxilo que es una realizacion de la invencion;

La figura 2 es un diagrama esquematico de un sistema de esterilizacion para producir radicales hidroxilo que tiene un sistema de extraccion de gas y de reciclaje;

La figura 3 es un diagrama esquematico de otro sistema de esterilizacion para producir radicales hidroxilo que tiene un sistema de extraccion de gas y de reciclaje;

La figura 4 es un diagrama esquematico de otro sistema de esterilizacion mas para producir radicales hidroxilo que tiene un sistema de extraccion de gas y de reciclaje;

La figura 5 es un diagrama esquematico de otro sistema de esterilizacion para producir radicales hidroxilo que tiene un mecanismo de sintonizacion automatica integrado en un aplicador de plasma;

La figura 6 es un diagrama esquematico de otro sistema de esterilizacion para producir radicales hidroxilo sin un mecanismo de sintonizacion automatica;

Las figuras 7(a), 7(b) y 7(c) son vistas esquematicas de una valvula de aguja que comprende un solenoide;

La figura 8 es una vista en seccion transversal longitudinal de un aplicador de plasma coaxial que tiene dos transformadores de impedancia y una valvula incorporada en una configuracion abierta;

La figura 9 es una vista en seccion transversal longitudinal del aplicador de plasma coaxial mostrado en la figura 8 en una configuracion cerrada;

La figura 10 es una vista en seccion transversal longitudinal parcial de un aplicador de plasma coaxial que tiene una valvula incorporada accionada usando dos enrollamientos en una configuracion abierta;

La figura 11 es una vista en seccion transversal longitudinal parcial del aplicador de plasma coaxial mostrado en la figura 10 en una configuracion cerrada;

La figura 12 es una vista en seccion transversal longitudinal completa del aplicador de plasma coaxial mostrado en la figura 10;

La figura 13 es una vista en seccion transversal longitudinal parcial del aplicador de plasma coaxial mostrado en la figura 11;

Las figuras 14(a) y 14(b) son vistas esquematicas del circuito de control para una valvula que se usa en un aplicador de acuerdo con una realizacion de la invencion;

La figura 15 es una vista en seccion transversal longitudinal de un aplicador de plasma coaxial que tiene cuatro transformadores de impedancia y una valvula incorporada en una configuracion cerrada;

La figura 16 es una vista en seccion transversal longitudinal de un aplicador de plasma coaxial que tiene dos transformadores de impedancia en el que el gas y la neblina se alimentan a traves de la entrada en el conductor externo de un conjunto coaxial;

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La figura 17 es una vista en seccion transversal longitudinal de un aplicador de plasma coaxial que tiene cuatro transformadores de impedancia en el que el gas y la neblina se alimentan a traves de la entrada en el conductor externo de un conjunto coaxial;

La figura 18 es una vista esquematica del circuito de control para una valvula que se usa en un aplicador de acuerdo con una realizacion de la invencion;

La figura 19 es un diagrama esquematico de un sistema de esterilizacion para producir radicales hidroxilo en el que la fuente de energia es un generador de RF y el aplicador consiste en una estructura coaxial con un solo conductor central;

La figura 20 muestra una realizacion de un generador de RF adecuado para su uso en el sistema mostrado en la figura 19;

Las figuras 21 (a) y 21 (b) son vistas de un primer aplicador de plasma que no es una realizacion de la invencion;

Las figuras 22(a) y 22(b) son vistas de un segundo aplicador de plasma que no es una realizacion de la

invencion;

Las figuras 23(a) y 23(b) son vistas de un tercer aplicador de plasma que no es una realizacion de la invencion;

Las figuras 24(a) y 24(b) son vistas de un cuarto aplicador de plasma que no es una realizacion de la invencion; y

Las figuras 25(a) y 25(b) son vistas de un quinto aplicador de plasma que no es una realizacion de la invencion.

Descripcion detallada; otras opciones y preferencias

La presente invencion se refiere a un sistema y un metodo de generacion de radicales hidroxilo en un intervalo de concentraciones para matar bacterias o contaminantes asociados a los entornos hospitalarios, cirugias ambulatorias u otras areas en las que se requiere realizar una descontaminacion segura y eficaz. La invencion tambien puede usarse para matar bacterias o insectos que existen dentro de las alfombras u otros materiales para suelos en hospitales, oficinas u entornos domesticos.

El sistema presentado en el presente documento usa una combinacion de energia de microondas o de RF, un gas (o mezcla de gases) y un generador de neblina (o humedad) para producir un suministro controlable de radicales OH que tienen una concentracion lo suficientemente alta como para ser utiles para realizar una descontaminacion eficaz de espacios cerrados. En la presente invencion, el espacio cerrado puede definirse por un recinto portatil o flexible, que puede ser una parte integral del sistema.

Puesto que los radicales OH son unos agentes de esterilizacion eficientes, el proceso de descontaminacion puede tener una duracion breve, por ejemplo, solo unos pocos minutos. Por lo tanto, puede ser posible descontaminar grandes areas, por ejemplo, salas de hospital completas que contienen hasta 50 areas de espacios de camas, en breves periodos de tiempo.

La invencion tambien puede proporcionar unas estructuras de aplicador que hacen uso del efecto piel en las frecuencias de microondas para permitir que un conductor hueco (o aguja) constituya la seccion de transformador final de una estructura de multiplicador de impedancia o una sola estructura coaxial que produce un campo de microondas lo suficientemente alto para generar plasma cuando se combina con un gas (o mezcla de gases) adecuado. En mas detalle, el uso de energia en frecuencias de microondas (por ejemplo, 2,45 GHz) para producir el plasma permite que la pared del conductor usado para formar el conductor central del transformador de impedancia final dentro de la estructura de aplicador se mantenga delgada debido al hecho de que el espesor del conductor requerido para permitir que el campo de microondas se propague a lo largo del conductor es proporcional a la inversa de la frecuencia de la energia de microondas. Por esta razon, cuando la profundidad de piel es poco profunda, un conductor solido puede sustituirse por un tubo hueco sin perdida en el rendimiento de microondas. La profundidad de piel puede calcularse usando

Ss =

o

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cojua '

imagen1

donde 5 es la profundidad de piel (m), w es la frecuencia en radianes (Hz), a es la conductividad (S), p es la resistividad (Qm), f es la frecuencia (Hz), p es la permeabilidad del espacio libre (H/m), es decir, 4n X 10-7 H/m, y n es 3,1415927.

Para las estructuras de pequeno diametro, es necesario usar la energia en frecuencias de microondas si el espesor de pared exterior se hace lo suficientemente pequeno.

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El porcentaje de la potencia transferida en funcion del espesor de material puede expresarse como

1 — C*

%P = -—-—xlOO ,

&

donde x es el espesor de la capa de metalizacion (m), y %P es el porcentaje de la potencia que fluye en un determinado espesor de metalizacion (W). Esta ecuacion predice que para un espesor de metalizacion de seis profundidades de piel, se transportara el 99,75 % de la potencia.

En la frecuencia de interes y para los materiales de conductor central de interes, el espesor de pared requerido sera del orden de 5 |jm a 100 |jm, pero no esta limitado a este intervalo, por lo que esto permite que el conductor central sea hueco para que el agua pueda conducirse a traves del mismo bajo presion para formar la neblina requerida en el extremo. El espesor de pared actual tambien dependera de la conductividad del material usado para implementar el conductor final (o el conductor central de la linea coaxial si la estructura consiste en un solo conductor central, es decir, no tienen lugar transformaciones de impedancia dentro de la estructura) usado para crear el campo requerido. Una ventaja adicional de usar energia de microondas de alta frecuencia es que las longitudes de onda implicadas hacen que sea posible implementar de manera practica una pluralidad de secciones de transformador de impedancia de un cuarto de longitud de onda dentro de una estructura de aplicador de tamano razonable, es decir, a 2,45 GHz el cuarto de longitud de onda es de 30,6 mm y a 24 GHz es de 3,125 mm. Puede ser preferible usar un material que pueda soportar altas temperaturas cuando se implementa el conductor final dentro del aplicador o de la seccion de transformador final, por ejemplo, puede usarse una varilla o alambre de tungsteno. Para longitudes de mas de 20 mm, el tungsteno puede electrodepositarse o recubrirse con un material que sea un buen conductor electrico, es decir, plata o cobre, para reducir las perdidas. El proceso de recubrimiento puede adoptar la forma de un proceso de electrodeposicion, es decir, usar nitrato de plata para recubrir la varilla de tungsteno con plata.

La seccion hueca puede contener una valvula de aguja, que puede ser una valvula de solenoide o una disposicion mecanica, para permitir que una neblina o niebla que se produce en el extremo distal del conductor (o aguja), donde se forma el plasma, se combine con el plasma para producir radicales OH de la densidad o la concentracion adecuadas que sean utiles para la desinfeccion y la descontaminacion de una serie de entornos externos e internos. La aguja puede contener una boquilla para permitir que tenga lugar una atomizacion de las moleculas de agua. El aplicador tambien puede usar una sola estructura de impedancia coaxial o de guia de ondas junto con un mecanismo o sistema de coincidencia o de sintonizacion de impedancia ajustable para permitir que los estados de alta y baja impedancia se establezcan en el interior del aplicador en el que se generan el plasma y los radicales OH. El aplicador puede ser una estructura coaxial o una estructura de guia de ondas (cargada o descargada).

El sistema tambien puede contener una disposicion de fotodiodos dentro del extremo distal de la seccion de guia de ondas o de conductor final del aplicador para permitir que se monitorice la longitud de onda y la amplitud del espectro de plasma/UV. Esta informacion puede realimentarse al sistema de control de generador para permitir que se realicen ajustes del nivel de potencia de microondas o de RF, la frecuencia de modulacion y/o el caudal/mezcla de gases para garantizar que se produce la concentracion optima de plasma y/o de radicales OH. Un calorimetro tambien puede estar contenido dentro del aplicador para medir la energia que se produce en la salida del sistema.

Puede alimentarse agua presurizada en el sistema (por ejemplo, alimentada por succion). En un ejemplo, el gas alimentado puede disponerse para extraer el agua a lo largo del conductor central para crear la neblina. Como alternativa, puede usarse un suministro de agua alimentada por gravedad.

El aplicador puede incluir un generador de niebla ultrasonico dispuesto para crear una neblina en el interior del aplicador o en su extremo distal. El generador de niebla ultrasonico puede comprender un transductor ultrasonico configurado para vibrar de manera ultrasonica cerca del extremo distal del aplicador, donde el transductor se recubre con un flujo de liquido, por ejemplo, agua, para que pueda crearse una niebla, que se combinara con el plasma para crear un suministro de radicales OH en la punta del conductor central.

La fuente de radiacion puede ser una fuente de energia de microondas o una fuente de energia de RF, por ejemplo, funcionando a 50 MHz o 10 MHz. En este caso, puede usarse un solo conjunto coaxial de impedancia dentro del aplicador para crear el campo E necesario para provocar la descarga de ionizacion con el gas (o mezcla de gases) preferido. En este caso, se usaria una sola seccion de impedancia debido al hecho de que no seria practico usar secciones de transformador de un cuarto de longitud de onda, es decir, un transformador de un cuarto de longitud de onda a una frecuencia de funcionamiento de 10 MHz es de 7,5 metros de longitud. En esta disposicion, puede ser necesario incluir una red de coincidencias automaticas en la salida del generador de RF o dentro del aplicador con el fin de crear la condition de alta impedancia (alta tension) necesaria para provocar la descarga de ionizacion inicial seguida por la condicion de baja impedancia necesaria para mantener el plasma. Esta red de coincidencias contendria elementos agrupados, es decir, inductores y condensadores fisicos en lugar de elementos distribuidos que se usan para describir estructuras coaxiales y de guia de ondas.

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El sistema puede contener un mecanismo de coincidencia de impedancia para hacer coincidir la energia de microondas o de RF en el plasma para garantizar que el plasma se excita y se mantiene de manera eficiente, pero la invention no se limita al uso de dicho mecanismo.

La fuente de microondas o de RF puede adoptar la forma de un generador basado en transistor de estado solido, un magnetron, un tubo progresivo, un klistron o similares, dependiendo del nivel de potencia de microondas o de RF requerido que, a su vez, depende de la concentration de radicales OH y el volumen de esterilizacion o el espacio requerido a descontaminar, por ejemplo, un volumen de 1 m3 o mas. Puede ser necesario establecer un conjunto de 100 fuentes de plasma con 100 aplicadores que emiten plasma o radicales OH, requiriendose 100 W de potencia de microondas o de RF para generar el plasma de cada fuente; en este caso, se requerira un generador de 10 kW. En tal disposition, puede acoplarse una neblina o humedad o niebla controlable en cada fuente de plasma individual en o cerca del penacho de plasma para permitir que se produzcan los radicales OH.

Los gases que pueden usarse en la invencion incluyen: aire, helio, argon, nitrogeno, aire comprimido, y dioxido de carbono, pero la presente invencion no se limita al uso de estos gases especificos. La presente invencion no se limita al uso de un solo gas inerte, por ejemplo, pueden usarse diversas concentraciones de argon, aire y helio, es decir, un 1 % de aire y un 99 % de helio.

La figura 1 muestra una realization del sistema, que comprende un generador de potencia de microondas o de RF controlable 101, que puede contener un amplificador de estado solido que hace uso de las siguientes tecnologias de dispositivos de microondas/RF: LDMOS, BJT, IGBT, MOSFET, GaAs o GaN. El requisito de nivel de potencia de microondas requerido para producir una densidad lo suficientemente alta de radicales OH dentro del volumen cerrado tambien puede lograrse usando las siguientes tecnologias basadas en tubos o cavidades de resonancia: magnetron, tubo de ondas progresivas, klistron (klistron reflejo, klistron de dos cavidades, klistron multicavidad), oscilador de ondas regresivas, girotron, klistrodo/tubo de salida inductivo (IOT), o similares, como los medios de production de la potencia de salida requerida.

El generador de potencia de microondas/RF tambien contiene componentes de control y de protection y puede incluir un mecanismo de sintonizacion para permitir que se establezcan de manera automatica estados de alta impedancia y de baja impedancia de acuerdo con la condition de plasma, y un circulador de microondas con una carga de descarga de potencia para proteger el amplificador contra los danos debidos a los altos niveles de potencia reflejada que pueden volver a aparecer debido a un desajuste de impedancia en el aplicador o en otro lugar dentro de la alineacion de circuitos de microondas entre el puerto de salida del circulador y el puerto de entrada del aplicador. Los detalles completos del generador de potencia de microondas se ofrecen mas adelante en la presente description.

Un gas adecuado (o mezcla de gases) 401 se alimenta en el controlador de gas 402, que se usa para controlar el caudal y la mezcla de gases introducidos en el aplicador de entrega de OH 300 basandose en las senales de control proporcionadas por el microprocesador 140. Puede ser preferible usar argon (Ar) como el gas usado para crear el plasma, puesto que tambien podria usarse Ar para enjuagar el sistema y ya se usa y esta disponible en los hospitales.

Tambien se muestra un generador de neblina 505 conectado al aplicador de entrega de OH 300 y controlado por el microprocesador 140. El generador de neblina puede comprender un suministro de agua y una bomba de agua (esto se describira con mas detalle mas adelante en la descripcion), o un transductor ultrasonico.

El microprocesador 140 se usa para controlar el generador de potencia de microondas 100, el controlador de gas 402 y el generador de neblina 505. El microprocesador puede adoptar la forma de un unico ordenador de a bordo, un microcontrolador, un procesador de senales digitales, o una combination de estos dispositivos. Puede ser preferible que se incluya un segundo microprocesador en el sistema para que actue como un dispositivo de vigilancia para monitorizar el estado del primer microprocesador (principal) para garantizar que esta funcionando correctamente. Una interfaz de usuario 150 esta conectada al microprocesador 140 y se usa para que el usuario pueda introducir information en el sistema y visualizarla o emitir information para el usuario.

La interfaz de usuario 150 puede adoptar la forma de un monitor de pantalla tactil, un teclado de membrana o una disposicion de interruptores o botones y una pantalla LED o LCD, o similares.

El aplicador de entrega de OH 300 recibe la potencia de microondas producida por el generador 100, el gas (o mezcla de gases) del controlador de gas 402 y la neblina (o agua presurizada) del generador de neblina 505 y produce un suministro de radicales hidroxilo. Los detalles mas especificos relacionados con el diseno del aplicador de OH 300 se proporcionan mas adelante en la presente descripcion. El suministro de los radicales OH se canaliza a traves de un mecanismo de entrega 301 en un recinto portatil 600. El mecanismo de entrega o canal de entrega 301 puede ser una tuberia o tubo flexible que puede acoplarse a la pared del recinto portatil 600 sin fugas ni perdida de radicales OH 302. El recinto portatil 600 puede ser una tienda de campana flexible, un paraguas o una disposicion similar que puede prepararse para encerrar el espacio o volumen en el que se requiere la esterilizacion. El recinto portatil 600 y el canal de entrega 301 pueden fabricarse usando un plastico o un tejido flexibles. El recinto 600 puede

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comprender una pluralidad de paredes o revestimientos con el fin de minimizar el riesgo de perdida de radicales OH debido a los danos en el recinto cuando se mueve por todo el hospital o por el desgaste y el desgarramiento general durante el uso. El recinto 600 y el canal 301 podrian combinarse para formar un articulo desechable o podrian reutilizarse. En la disposicion mostrada en la figura 1, el volumen o el espacio que se esteriliza contiene un conjunto de cajones 610, una cama 620 y una mesita de noche 630 para representar un tipico conjunto de elementos contenidos en el espacio de cama ocupado por un paciente en una tipica sala de hospital. La figura 1 tambien muestra el interior del recinto 600 inundado con los radicales OH 302, que se usan para esterilizar o descontaminar el suelo, los cajones 610, la cama 620 y la mesita 630. Si los radicales OH se escapan debido a los huecos de aire entre la base del recinto portatil 600 y el suelo o debido a los pequenos agujeros o desgarros en el tejido usado para formar el recinto 600 esto no deberia suponer ningun riesgo para los pacientes que ocupan los espacios de cama adyacentes debido al hecho de que los radicales OH que no oxidan las bacterias en dioxido de carbono (CO2), agua (H2O) y micro sales organicas se descompondran en H2O (303) y O2 (304).

Una disposicion de ventiladores o una soplante pueden disponerse en el interior del recinto para mover en circulos los radicales OH con el fin de garantizar que se descontamina todo el espacio y los objetos contenidos en el mismo y se destruyen todas las bacterias. Alternativa o adicionalmente, puede localizarse una pluralidad de orificios alrededor de la periferia del recinto flexible para introducir los radicales OH en el recinto.

Puede ser preferible que el recinto portatil 600 sea un material de doble pared o que consista en dos paredes separadas con el fin de garantizar que los radicales OH se confinan en el espacio contenido dentro del recinto portatil.

Puede ser preferible que la parte inferior del recinto portatil 600 se una al suelo u otra superficie requerida para unirse al mismo, es decir, paredes o puertas, usando un metodo que evite o minimice los espacios de aire con el fin de garantizar que los radicales OH se confinen en el espacio contenido dentro del recinto portatil. Este metodo puede emplear cinta adhesiva, tiras de velcro, sacos de arena alrededor del borde inferior, o similares. Puede ser necesario que el recinto se una a la pared o una puerta o un tabique, o similares, asi como al suelo de una sala de hospital, o similar, con el fin de garantizar que puedan descontaminarse articulos tales como cuadros y radiadores. Puede ser preferible que el recinto solo recubra una pared o una puerta o un tabique, o similares, es decir, que no se una al suelo en absoluto. En estas disposiciones, sera necesario garantizar que el recinto se una correctamente a la pared o la puerta o el tabique, o similares. La figura 2 muestra una disposicion similar a la proporcionada en la figura 1, pero incluye un sistema de extraccion y de reciclaje de gas (o mezcla de gases) sobrante y de realimentacion en el aplicador o el dispositivo de entrega de OH 300 para ayudar en la produccion de nuevos radicales OH. El sistema de extraccion y de reciclaje 800 comprende una tuberia o canal o tubo 850 para retirar el gas del recinto portatil 600, una primera camara 811, una primera bomba 810, una valvula 830, una segunda camara 812, una segunda bomba 820, un tubo 865 para extraer gas de la segunda camara 812 y transportarlo al combinador de gases 840, un tubo para transferir gas del controlador de gases 402 al combinador de gases 840, y un tubo 860 para transferir gas del combinador de gases 840 al dispositivo de entrega de OH 300 para permitir que se generen nuevos radicales OH. Las dos camaras 811, 812, las bombas 810, 820 y la valvula 830 podrian reemplazarse por una sola camara (811 u 812) y una sola bomba (810 u 820). La ventaja del uso de dos camaras separadas (con la valvula unidireccional 830 y las bombas 810, 820) puede estar en que da tiempo para que los radicales OH se transformen de nuevo en un gas y alcancen un estado estable antes de reciclarse o de transferirse de nuevo al sistema para crear nuevos radicales OH. La figura 3 muestra una disposicion similar a la ofrecida en la figura 1, pero en la que los radicales OH se extraen y se reciclan directamente, es decir, el gas no se extrae y se realimenta en el aplicador para crear nuevos radicales OH, sino que los radicales OH se extraen usando un primer tubo o tuberia 850, se alimentan en el sistema de extraccion y de reciclaje 800 y se bombean directamente de vuelta en el recinto portatil 600 a traves del segundo tubo o tuberia 870. Es necesario que el proceso de extraccion y de reciclaje se produzca en un periodo de tiempo que sea mas corto que la vida util del radical OH con el fin de garantizar que el radical OH no se convierta en otra forma, es decir, O2 o H2O, antes de que se haya completado el proceso de reciclaje.

La figura 4 muestra un sistema similar para la extraccion y el reciclaje de los radicales OH, pero en el que se usan dos tubos 850, 855 para aspirar los radicales fuera del recinto portatil 600 y se usan dos tubos 870, 875 para transferir los radicales OH de vuelta al recinto portatil 600. El sistema de extraccion y de reciclaje 800 comprende una primera camara 811 para retener los radicales OH, una primera bomba 810 para aspirar los radicales, una valvula 830 para transferir los radicales OH de la primera camara 811 a la segunda camara 812, una segunda camara 812 para retener o almacenar los radicales OH y una segunda bomba 820 para bombear los radicales OH fuera de la segunda camara 812 de vuelta a la camara portatil 600 a traves de las tuberias de transporte de OH 870, 875. En esta disposicion, el generador de microondas, el sistema de suministro de gas y el generador de neblina se han integrado en una sola unidad, el generador de OH 1000.

La figura 5 proporciona un diagrama mas detallado del generador de potencia de microondas 101, el controlador de gas (o mezcla de gases)/gas 401/402, el generador de neblina 505, y el dispositivo de entrega de OH 300. En la disposicion especifica mostrada en la figura 5, se usa un mecanismo de sintonizacion dinamica para garantizar que las condiciones de excitacion del plasma de alta impedancia y de mantenimiento del plasma de baja impedancia pueden establecerse de manera automatica para garantizar que se genera un plasma eficiente.

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Considerando la figura 5 con mas detalle, la fuente de energia de microondas 10 es preferentemente un oscilador de fuente de microondas de baja potencia, es dedr, un dispositivo que es capaz de producir niveles de potencia desde mas de -10 dBm a menos de 20 dBm, que produce una sola frecuencia bien controlada, pero en el que esta sola frecuencia puede ajustarse a lo largo de una banda estrecha de frecuencias, es decir, tiene una frecuencia central de 2,45 GHz, que puede ajustarse entre 2,44 GHz y 2,46 GHz. El oscilador de fuente 10 puede ser un oscilador controlado por tension (VCO), un oscilador resonador dielectrico (DRO), un oscilador de diodo Gunn o un dispositivo similar que sea capaz de producir una senal de microondas de baja potencia controlable. Tambien puede usarse un sintetizador de frecuencias que comprende una pluralidad de vCo o DRO. Cabe senalar que si va a usarse un dispositivo de generacion de potencia de tubo o de cavidad resonante en una realization especifica, entonces puede no ser necesario incluir el oscilador de fuente 10.

La salida del oscilador de fuente 10 esta conectada al puerto de entrada de un controlador de nivel de potencia 20, cuya funcion es permitir que el nivel de potencia de la senal procedente del oscilador de fuente 10 se ajuste a lo largo de un intervalo que sea adecuado para permitir que se excite el plasma y, a continuation, permitir que se ajuste la energia de plasma. Este, a su vez, puede controlar el numero de radicales OH producidos por el sistema. El controlador de nivel de potencia 20 puede ser un atenuador de diodo PIN que puede ser de tipo reflectante o de absorcion. La salida del controlador de nivel de potencia 20 esta conectada a la entrada de un primer modulador 30, cuya funcion es conectar y desconectar (modular) la potencia de microondas producida en la salida del controlador de potencia 20 usando una senal producida por el microprocesador 140 para permitir que la potencia de microondas de salida producida en la salida del amplificador de potencia 500 este en un formato pulsado en lugar de un formato de onda continua. La capacidad de controlar la action de conmutacion del primer modulador 30 permite controlar (modular) el tiempo de encendido de pulso, el tiempo de apagado de pulso y el formato de pulso. Esto permite determinar la relation entre los tiempos de encendido y apagado (el ciclo de trabajo) y la frecuencia (la inversa de la suma del tiempo de encendido y el tiempo de apagado). El esquema de modulation empleado en este caso puede no ser necesariamente periodico, es decir, puede consistir en un tren de pulsos con diversos ciclos de trabajo y frecuencias. La capacidad para controlar de esta manera los tiempos de encendido y de apagado de pulso proporciona un medio adicional para controlar la energia producida por el plasma y el numero o la densidad de los radicales OH producida por el sistema.

La salida del primer modulador 30 se alimenta en la entrada del amplificador de potencia 500. El amplificador de potencia 500 es, preferentemente, un amplificador basado en semiconductor cuya funcion es amplificar el nivel de potencia en la salida del primer modulador 30 a un nivel que sea suficiente para permitir que se excite un plasma y para permitir que se entregue la energia suficiente en el plasma para que el plasma produzca un efecto clinico util en terminos de reducir o matar bacterias o virus y para que el plasma se combine con una neblina para permitir que se produzcan radicales OH con una concentration lo suficientemente alta para permitir que tenga lugar la descontaminacion o esterilizacion eficaz de un entorno externo, o un recinto cerrado. El amplificador de potencia 500 puede comprender una pluralidad de etapas, es decir, etapa de accionador, etapa de preamplificador y etapa de alta potencia. El amplificador puede usar los siguientes dispositivos semiconductores: transistores bipolares de union de alta frecuencia (BJT), transistores bipolares de heterounion (HBT), transistores de efecto campo metal-oxido- semiconductor (MOSFET), o transistores de efecto campo metal-semiconductor (MESFET). En terminos de los materiales semiconductores que pueden usarse para fabricar estos dispositivos, son de especial interes el arseniuro de galio (GaAs) y el nitruro de galio (GaN). Los FET de GaN ofrecen una mayor eficiencia (potencia de salida de microondas/potencia de entrada CC) en comparacion con los FET de GaAs. Esta caracteristica es de especial interes cuando se desarrolla un sistema de plasma que es capaz de proporcionar energia de microondas de alta potencia, ya que se reducen los efectos termicos provocados por las perdidas de potencia de CC, lo que aumenta la portabilidad del sistema y minimiza los problemas de diseno termico que deben superarse cuando se desarrolla el sistema.

Para aplicaciones relacionadas con la esterilizacion o la descontaminacion de salas de hospital o espacios de hospital u otras aplicaciones en las que un paciente no esta implicado directamente con el tratamiento de plasma, puede ser necesario crear grandes cantidades de radicales OH o de plasma. Por ejemplo, para cubrir una section del suelo de una sala de hospital, o para esterilizar un colchon de una cama de hospital, que pueden estar infectados con el virus SARM u otros contaminantes. Por lo tanto, puede ser deseable usar un conjunto de aplicadores de plasma que contienen un mecanismo integral para generar una neblina para permitir que se generen radicales OH y en el que la fuente de potencia de microondas podria derivarse de un dispositivo de generacion de energia de microondas de potencia mas alta, tal como un magnetron o un klistron, un tubo de ondas progresivas (TWT), un tuistron (combination hibrida de un accionador klistron y una seccion de salida TWT juntos en el mismo desarrollo), o un girotron. Es mas dificil controlar el nivel de potencia producida por estos dispositivos de lo que es cuando se usan dispositivos semiconductores, pero esto puede no ser un problema cuando el plasma y/o los radicales OH producidos por el sistema de limpieza no estan en contacto directo con el tejido del paciente. Por ejemplo, se han obtenido niveles de potencia pulsada de mas de 10 MW usando el tuistron y los klistrones multicavidad. Las realizaciones practicas pueden incluir magnetrones similares a los usados en los hornos de microondas disponibles en el mercado.

Es deseable poder desconectar los suministros de potencia de dispositivo principales (el suministro de drenaje en los FET y el suministro de colector en los BJT) durante los periodos en los que no se requiere producir potencia de

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microondas, es dedr, cuando el contacto de conmutador del primer modulador (conmutador PIN) 30 esta en la posicion de apagado. Para realizar esta funcion puede emplearse un segundo modulador 130. El segundo modulador 130 puede estar compuesto de una pluralidad de conmutadores MOSFET o BJT de potencia de frecuencia mas baja que permiten que los suministros de potencia de CC se conecten a los BJT o FET de potencia de alta frecuencia solo cuando se requiere generar potencia de microondas para producir el plasma y los radicales OH. El funcionamiento de los dispositivos de potencia de frecuencia mas baja que forman el segundo modulador 130 pueden controlarse variando la tension de puerta o corriente base de los FET de potencia o los BJT de potencia, respectivamente. Las senales de control necesarias para accionar el segundo modulador (tensiones de puerta- fuente necesarias para el encendido y apagado de los FET) se proporcionan por el microprocesador 140 y las senales usadas para controlar el funcionamiento del segundo modulador 130 pueden sincronizarse con la senal de control usada para controlar el funcionamiento del primer modulador 30. El segundo modulador 130 puede tener un tiempo de respuesta mas lento que el del primer modulador 30, por lo tanto, puede ser deseable modular o pulsar usando el primer modulador 30 dentro de una ventana de tiempo cuando el segundo modulador 130 esta habilitado o conectado. Por ejemplo, el segundo modulador 130 puede conectarse durante un intervalo de tiempo de 100 ms y desconectarse durante un intervalo de tiempo de 1 segundo; durante el periodo de encendido, el primer modulador 30 puede producir 50 pulsos con un tiempo de encendido de 1 ms y un tiempo de apagado de 1 ms, es decir, un ciclo de trabajo del 50 % durante la ventana de 100 ms. El primer modulador 30 y el segundo modulador 130 permiten controlar la energia producida por el plasma y la generacion de radicales OH para garantizar unos efectos clinicos optimos en terminos de matar las bacterias y/o los virus asociados al cuerpo humano o animal y lograr la descontaminacion o esterilizacion de los espacios hospitalarios.

La salida del amplificador de potencia de microondas 500 se alimenta en el puerto de entrada del circulador de potencia de microondas (o aislador de potencia) 50, cuya funcion es garantizar que los altos niveles de potencia de microondas reflejada, debido a los desajustes de impedancia en el aplicador 300 o cualquier otro lugar en la trayectoria entre el aplicador 300 y el puerto de entrada al primer acoplador de potencia de avance 60, no puedan danar la etapa de salida del amplificador de potencia 500. En la disposicion mostrada en la figura 5, se muestra una carga de descarga de potencia 51 de 50 Q conectada al tercer puerto del circulador de potencia de microondas 50. Cualquier potencia que llegue a reflejarse de vuelta a lo largo de la trayectoria mencionada anteriormente entre el aplicador 300 y el primer acoplador 60 sera absorbida por la carga de descarga de potencia 51.

El puerto de salida del circulador de potencia de microondas 50 esta conectado con el puerto de entrada de linea principal del primer acoplador direccional de potencia de avance 60, cuya funcion es tomar muestras de una parte de la potencia que va hacia delante producida por el amplificador de potencia 500. Esta informacion puede usarse para controlar el nivel de potencia de microondas producida por el amplificador de potencia 500 para garantizar que el nivel de potencia demandada es el mismo que el nivel de potencia suministrada (real), es decir, esta informacion puede usarse en un bucle de control de realimentacion para ajustar automaticamente la potencia de entrada que entra en el amplificador con el fin de compensar la variacion de potencia de salida provocada por el calentamiento o el envejecimiento de los componentes de microondas usados en la alineacion de circuitos, u otros cambios de componentes. La informacion proporcionada por el primer acoplador direccional que va hacia delante 60 tambien puede usarse en el algoritmo de sintonizacion para controlar la posicion de los tetones usados en la red de coincidencias (o filtro de sintonizacion) 100. La salida de linea principal del primer acoplador direccional de potencia de avance 60 esta conectada al puerto de entrada de linea principal del primer acoplador direccional de potencia reflejada 70, cuya funcion es tomar muestras de una parte de la potencia reflejada que vuelve desde el puerto de entrada del filtro de sintonizacion 100, debido a un desajuste de impedancia provocado o por la posicion de los elementos de sintonizacion o por la configuracion de impedancia en el interior del filtro de sintonizacion o por la configuracion de impedancia en el aplicador 300 de acuerdo con el estado del plasma o la concentracion de radicales OH en el extremo distal del aplicador 300 y los dos transformadores de impedancia dentro del aplicador 300. La informacion proporcionada por el primer acoplador direccional de potencia reflejada 70 tambien puede usarse en el algoritmo de control para controlar la posicion de los tetones usados en la red de sintonizacion de tetones (o filtro de sintonizacion) 100. Esta informacion tambien puede usarse como parte de un mecanismo de seguridad para monitorizar la condition de los componentes de microondas usados en la alineacion de circuitos.

La salida de linea principal del primer acoplador direccional de potencia reflejada 70 esta conectada al puerto de entrada del filtro de sintonizacion 100, cuya funcion es configurar una condicion que permita la impedancia del aplicador 300 para que sea de tal manera que el plasma pueda, en primer lugar, excitarse (alta impedancia) y, a continuation, mantenerse (baja impedancia). La condicion para que se excite el plasma es una condicion de alta tension (alta impedancia) y para que se mantenga es una condicion de alta corriente (baja impedancia). El filtro de sintonizacion 100 puede ser un sintonizador de teton que contiene un unico o una pluralidad de varillas o tetones de sintonizacion, o puede ser una disposicion de diodos varactores o de PIN de potencia, en la que se cambia la tension de polarization en cada diodo para permitir que varie la capacitancia. Esta variacion de capacitancia se usa para permitir que se establezcan las condiciones sintonizadas basandose en los requisitos del estado de plasma. En el sistema mostrado en la figura 5, se incluye una unidad de ajustador de teton 110; esta se asocia con un mecanismo de sintonizacion mecanica, en el que las varillas de sintonizacion se mueven dentro y fuera de una cavidad de guia de ondas, por ejemplo, una section rectangular o cilmdrica hueca fabricada de un material con una alta conductividad. En este caso, se muestran tres tetones de sintonizacion, pero la presente invention no se limita al uso de tres, es decir, pueden usarse uno, dos, o cuatro. Puede ser preferible emplear tres tetones de sintonizacion

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debido al hecho de que tres tetones permitiran que cualquier impedancia, desde un circuito abierto a un cortocircuito, se configure dentro de la cavidad de guia de ondas. Las senales usadas para controlar el ajustador de tetones proceden del microprocesador 140, y estas senales pueden basarse en las senales producidas por la unidad de deteccion 120 de acuerdo con la informacion disponible en los puertos acoplados de los acopladores direccionales 60, 70, 80 y 90. Las senales de control proporcionadas al ajustador de tetones 110 tambien pueden tener la forma de dos formatos de senales fijas; el primero para crear una condicion de alta impedancia conocida que se usa para excitar el plasma, y el segundo para crear una condicion de baja impedancia conocida para mantener el plasma. El ajuste dinamico de los tetones de sintonizacion tambien puede usarse para optimizar y controlar la energia de plasma y la concentracion de OH producida por el sistema.

Cuando las realizaciones de la presente invencion emplean una red de sintonizacion similar a la mostrada en la figura 5, puede que no sea necesario incluir transformadores de impedancia dentro del aplicador 300 debido al hecho de que la red de sintonizacion 100 es capaz de establecer cualquier impedancia. En este caso, puede ser deseable disenar un aplicador coaxial o de guia de ondas usando cables coaxiales o cavidades de guias de ondas convencionales que soportan un TEM o el modo dominante, respectivamente.

Podria usarse un controlador PID entre el microprocesador 140 y el ajustador de tetones 110 para controlar la respuesta del ajustador de tetones electromecanico 110. Como alternativa, las funciones de control PID pueden manejarse por el microprocesador 140. Una alternativa adicional es reemplazar el sistema de sintonizacion mecanica con una disposition de diodos varactores o de PIN de potencia, en la que la tension de polarization aplicada a los diodos se usa para ajustar la capa de agotamiento dentro de los diodos para producir una variation de capacitancia que puede usarse para establecer las condiciones de alto campo E y alto campo H deseadas en el extremo distal del aplicador 300.

El puerto de salida del filtro de sintonizacion esta conectado a la entrada de linea principal del segundo acoplador direccional de potencia de avance 80, cuya funcion es tomar muestras de una parte de la potencia que va hacia delante saliendo del filtro de sintonizacion o red de sintonizacion 100. Esta informacion puede combinarse con la informacion producida en el puerto acoplado del primer acoplador de potencia de avance 60 (o usarse de manera independiente) para controlar el nivel de potencia de microondas producida por el amplificador de potencia 500 para garantizar que el nivel de potencia demandada es el mismo que el nivel de potencia suministrada (real), es decir, esta informacion puede usarse en un bucle de control de realimentacion para ajustar automaticamente el nivel de potencia de entrada que entra en el amplificador para compensar la variacion de potencia de salida provocada por el calentamiento o el envejecimiento de los componentes de microondas usados en la alineacion de circuitos, o los cambios en las caracteristicas del filtro de sintonizacion 100. La informacion proporcionada por el segundo acoplador direccional que va hacia delante 80 tambien puede usarse en el algoritmo de sintonizacion para controlar la position de los tetones usados en la red de sintonizacion de tetones (o filtro de sintonizacion) 100. La salida de linea principal del segundo acoplador direccional de potencia de avance 80 esta conectada al puerto de entrada de linea principal del segundo acoplador direccional de potencia reflejada 90, cuya funcion es tomar muestras de una parte de la potencia reflejada que vuelve del conjunto de cables de microondas 200 debido a un desajuste de impedancia provocado por la impedancia establecida dentro del aplicador 300, de acuerdo con el estado del plasma o la concentracion de radicales OH producidos en el extremo distal del aplicador 300 y los dos transformadores de impedancia contenidos dentro del aplicador 300. La informacion proporcionada por el segundo acoplador direccional de potencia reflejada 90 tambien puede usarse en el algoritmo de sintonizacion para controlar la posicion de los tetones usados en la red de sintonizacion de tetones (o filtro de sintonizacion) 100. Esta informacion tambien puede usarse como una parte de un mecanismo de seguridad para monitorizar la condicion de los componentes de microondas usados en la alineacion de circuitos, es decir, usados para detectar una rotura en la alineacion de circuitos o una conexion suelta o cualquier otro defecto que pueda producirse en la alineacion de circuitos de microondas desde la salida del acoplador de medicion al extremo distal del aplicador 300.

La salida de linea principal del segundo acoplador direccional de potencia reflejada 90 esta conectada al extremo proximal del conjunto de cables de microondas 200, cuya funcion es transportar la energia de microondas usada para excitar y mantener el plasma y generar una concentracion de radicales OH desde el generador de microondas controlable al aplicador 300. El conjunto de cables de microondas 200 puede tomar la forma de un cable coaxial disenado para soportar la propagation de la energia de microondas en la frecuencia de interes, o cualquier otra estructura de transporte de energia de microondas de baja perdida, por ejemplo, una guia de ondas flexibles o flexibles/retorcibles.

El extremo distal del conjunto de cables de microondas 200 esta conectado al extremo proximal del aplicador 300, cuya funcion es tomar la energia de microondas, el gas (o mezcla de gases) y el agua presurizada en el dispositivo y usarlos para producir plasma y radicales OH adecuados para realizar la descontaminacion o la esterilizacion eficaz de los espacios de cama o los objetos o para matar las bacterias/virus asociados al tejido biologico humano o animal. El aplicador mostrado en la figura 5 comprende un primer transformador de impedancia 390-310, un segundo transformador de impedancia 390-320, un conector de entrada de microondas 180, un medio de introduction de agua (o agua presurizada u otro material) 485 en la zona central del conductor hueco 320, un medio de introduccion de un gas (o una mezcla de gases u otro material) 475 en la zona central del conductor hueco 320, un sistema de valvula de aguja y de accionamiento para controlar el flujo del agua (o agua presurizada), una boquilla

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para atomizar las moleculas de agua 324, un medio 900 de medicion de la longitud de onda y la intensidad de la energia producida por el aplicador y las tuberias o tubos de acoplamiento 470, 480 para suministrar el gas (o mezcla de gases) y el agua (o agua presurizada), respectivamente, en la estructura de aplicador general 300.

Los niveles (o senales) de potencia de avance y reflejada muestreados disponibles en los puertos acoplados de los acopladores direccionales 60, 70, 80, y 90 se alimentan en la unidad de detection 120, cuya funcion es acondicionar las senales producidas por los acopladores para proporcionar o la information de amplitud o la information de amplitud y fase en las entradas del microprocesador 140, en el que esta informacion de amplitud o de amplitud y fase se extrae y se usa para controlar el filtro de sintonizacion 100. La informacion procedente de los puertos acoplados de los acopladores direccionales 60, 70, 80, y 90 puede encaminarse a la unidad de deteccion 120 usando un conmutador PIN unipolar de cuatro posiciones o un conmutador coaxial controlado por las senales producidas por el microprocesador 140 para permitir que se use un unico detector para procesar la informacion producida por los cuatro acopladores. Tambien puede usarse una disposition de conmutadores controlables electronicamente separados para lograr la misma funcion.

La unidad de deteccion 120 puede adoptar la forma de un detector de diodos, un detector homodino o un detector heterodino. Cuando se usa un detector de diodos, este puede adoptar la forma de un diodo tunel, un diodo Schottky o cualquier otro diodo que pueda hacerse funcionar como un rectificador en la frecuencia de interes para proporcionar una informacion de amplitud o de magnitud adecuada en relation con los niveles de potencia de avance y reflejada disponibles en los acopladores direccionales 60, 70, 80, o 90. El diodo forma parte de un circuito de acondicionamiento de senales que incluye la compensation de variation de temperatura. Un ejemplo de un circuito de este tipo es uno que contiene un termopar que produce un cambio en la resistencia de acuerdo con un cambio en la temperatura o un circuito que contiene dos diodos emparejados. El detector homodino pueden adoptar la forma de un mezclador de microondas y un oscilador local que funciona en la misma frecuencia que la senal producida por el oscilador de microondas 10 para permitir que se extraiga la informacion de banda base para proporcionar una informacion de magnitud y de fase. El detector heterodino puede adoptar la forma de al menos un mezclador de frecuencias de microondas y al menos un oscilador local, en el que la frecuencia del oscilador local se compensa con respecto a la frecuencia de senal (principal) de medicion. En esta configuration, la frecuencia(s) del oscilador local es diferente de la producida por el oscilador de microondas 10. Esta disposicion tambien puede contener unos filtros de paso de banda y de paso bajo para filtrar senales en las frecuencias no deseadas contenidas dentro de la senal de frecuencia intermedia (IF) producida en la salida del mezclador(es) de frecuencias de microondas y para eliminar las senales producidas en la frecuencia(s) del oscilador local o en la frecuencia del oscilador de microondas principal 10 cuando se producen dentro de la alineacion de circuitos de microondas en localizaciones en las que no son deseadas. Puede emplearse una disposicion de mezclador I-Q cuadrada para permitir que se extraiga informacion de magnitud y de fase de la senal de banda base.

La unidad de controlador 140 se usa para controlar el funcionamiento del sistema de generation de plasma y de radicales OH. Es responsable de controlar el funcionamiento de los siguientes componentes usados en el sistema: el controlador de nivel de potencia 20, el primer modulador 30, el segundo modulador 130, el mezclador de gases 400, los conmutadores de flujo 430-440, los controladores de ajuste de flujo 450-460, el generador de aire comprimido 420, el ajustador de tetones 110, la bomba de agua 502, la fuente de corriente 700, y la interfaz de usuario 150. El microprocesador 140 tambien lee las senales producidas por la unidad de deteccion 120 y el circuito de deteccion de fotodiodos 910 y usa esta informacion para calcular los ajustes requeridos por las posiciones de los tetones de sintonizacion, el caudal del agua usada para crear la neblina, el caudal de la mezcla de gases, y el nivel de potencia de microondas y el formato de modulation. Es deseable determinar cuando introducir la mezcla de gases en el aplicador 300 en relacion con la energia de microondas proporcionada por el amplificador 500. Es deseable garantizar que el aplicador 300 este lleno de gas antes de introducir la energia de microondas en la estructura con el fin de garantizar que se excite el plasma, o se produzcan las descargas de ionization, tan pronto como se active la fuente de microondas. Tambien es deseable garantizar que se establecen las condiciones correctas u optimas en el interior del sintonizador de tetones antes de que se active la fuente de microondas. Una secuencia de sucesos que se relacionan con la configuracion y el funcionamiento del sistema puede ser la siguiente:

1. Establecer los tetones en una position en la que se producira una alta impedancia conocida en el extremo distal del segundo conductor 320 del segundo transformador de impedancia 390-320;

2. Determinar el caudal de gas, la mezcla de gases, y la secuencia de pulsos requeridos para producir la concentration de plasma y de radicales OH optima para la aplicacion especifica;

3. Determinar el nivel de potencia de microondas y el formato de modulacion requerido para producir la concentracion de plasma y de radicales OH optima para la aplicacion especifica;

4. Determinar el caudal de agua requerido para producir una neblina adecuada para permitir que se genere una concentracion adecuada de radicales OH;

5. Introducir la mezcla de gases en el aplicador;

6. Activar la fuente de corriente 700 para permitir que la valvula de aguja se abra para permitir que se cree agua nebulizada en el extremo distal del conductor central 320;

7. Despues de un periodo de tiempo, cuando pueda garantizarse que el aplicador esta lleno de gas y se ha creado una neblina, introducir la energia de microondas en el aplicador;

8. A continuation, una concentracion util de radicales OH debe estar disponible en el extremo distal del aplicador.

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Cuando el sistema esta funcionando en el modo de pulso, puede ser deseable detener el flujo de gas durante el tiempo que la fuente de microondas esta en el estado de apagado y empezar de nuevo justo antes de conectar de nuevo la energia de microondas. Por ejemplo, la potencia de microondas puede suministrarse usando un ciclo de trabajo del 10% cuando el tiempo de encendido es de 10 ms y el tiempo de apagado es de 90 ms. En este caso, puede ser deseable iniciar el flujo de gas 5 ms antes del inicio del pulso de microondas y apagarlo 5 ms despues de que la energia de microondas se haya desconectado, por lo que durante cada 10 ms de energia de microondas el gas fluira durante 20 ms, por lo que para un ciclo de trabajo del 10% de potencia de microondas, el ciclo de trabajo para el suministro de gas sera del 20%. En esta disposicion, en un periodo de tiempo (o un pulso) el consumo de gas se reducira por un factor de 5.

Puede ser deseable detener el flujo de gas al mismo tiempo que se desconecta la potencia de microondas ya que llevara un tiempo finito para el gas cesar el flujo dentro del aplicador.

Tambien puede ser necesario comenzar inicialmente el flujo de gas durante un periodo de tiempo mas largo con el fin de garantizar que el gas ha alcanzado el aplicador y ha tenido tiempo suficiente para que pueda llenar el interior del aplicador.

Una funcion adicional de la unidad de microprocesador 40 es activar las alarmas y manejar las caracteristicas de seguridad y los procedimientos de apagado del sistema en el caso de que se produzca un fallo. Puede ser necesario incluir una segunda unidad de microprocesador o un dispositivo similar en el sistema que pueda usarse como un dispositivo de vigilancia para manejar los procedimientos de monitorizacion de seguridad y de apagado del sistema.

La unidad de microprocesador 40 puede adoptar la forma de un ordenador de una sola tarjeta, un microcontrolador (o dispositivo PIC), un ordenador de una sola tarjeta y un dispositivo PIC (usado como un dispositivo de vigilancia), mas de un ordenador de una sola tarjeta, mas de un dispositivo PIC, un procesador de senales digitales, o cualquier combinacion de estos dispositivos.

La interfaz de usuario 150 proporciona un medio para permitir al usuario controlar el sistema y proporciona informacion al usuario con respecto al estado y el funcionamiento del sistema. La interfaz de usuario puede tener la forma de un monitor de pantalla tactil, una pantalla plana LCD y un conjunto de teclas de membrana, o cualquier otro medio de emision y de introduccion de informacion de usuario.

El subsistema responsable del control del gas o de la mezcla de gases esta compuesto de al menos un cilindro de gas 410 y/o un generador de aire comprimido 420, un medio para controlar la velocidad de flujo de los gases, y un medio para mezclar los gases entre si. La velocidad de flujo del gas puede controlarse usando una valvula de flujo con un controlador de flujo en combinacion con un conmutador de flujo adecuado, que puede ser un conmutador de solenoide. En las realizaciones especificas de la invencion, pueden no implementarse los conmutadores de flujo 430, 440 y el ajuste de flujo puede implementarse usando los controladores de ajuste de flujo 450, 460. Por otro lado, pueden omitirse los controladores de ajuste de flujo 450, 460, y el control de flujo puede implementarse por el ajuste mecanico de la valvula conectada al cilindro de gas 410 combinado con el control electrico del conmutador de flujo 430, 440. En el caso de que se use un generador de aire comprimido 420, puede ser posible hacer funcionar el sistema usando solo el conmutador de flujo 440. Puede necesitarse el mezclador de gases 400 cuando se use mas de un tipo de gas y sea necesario optimizar la mezcla o variar la mezcla durante el funcionamiento.

El mezclador de gas 400 puede adoptar la forma de un dispositivo neumatico que funciona equilibrando las presiones de los suministros de gas de entrada para garantizar que los gases componentes se mezclan a la misma presion independientemente de sus presiones de entrada y caudales individuales. Los gases pueden combinarse en una camara alimentada por orificios variables, que se establecen por el control de mezcla. Los mezcladores pueden venir establecidos de fabrica para los gases especificados. Por ejemplo, si se considera un sistema de dos gases, el control de mezcla puede calibrarse directamente en cualquier proportion. Este unico control establece la mezcla requerida. En un mezclador de tres gases, en el que hay dos reguladores proporcionales, la proporcionalidad puede establecerse con dos controles para establecer la mezcla total.

Cuando el flujo es intermitente, es decir, para el funcionamiento por pulsos, puede requerirse una valvula de control especial para garantizar la alimentation precisa de un tanque de balasto. Puede anadirse la creation de alarmas y sensores para monitorizar las condiciones de presion en el mezclador para garantizar unas condiciones de mezcla correctas y para garantizar que ninguno de los cilindros esta vacio.

El funcionamiento del mezclador de gases 400, los conmutadores de flujo 430, 440, los controladores de ajuste de flujo 450, 460, y el generador de aire comprimido 420, se controla usando el microprocesador 140, y el ajuste de estos dispositivos puede tener lugar usando un sistema de realimentacion de bucle cerrado en el que los ajustes se basan en las senales de realimentacion procedentes de la unidad de detection 120 y/o el circuito detector de fotodiodos 910.

El suministro de agua 501 puede adoptar la forma de un tanque o recipiente que puede contener un volumen de agua necesario para permitir que se realice la descontaminacion sin la necesidad de rellenar de manera continua el

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sistema con agua, por ejemplo, puede usarse un recipiente de 10 litros. Puede ser preferible conectar el tanque de suministro de agua 501 a un suministro de agua externo para evitar que el nivel caiga por debajo de un limite especificado. Puede ser deseable incluir un sensor de nivel y una valvula accionada electronicamente para permitir que el agua entre en el tanque de una manera controlable. La senal procedente del sensor de nivel se introducira en el microprocesador 140 y las senales de control necesarias para accionar la valvula se proporcionaran por el microprocesador 140 (el suministro de agua externo, el sensor de nivel y la valvula de control de agua no se muestran en este caso). El suministro de agua desde el tanque 501 se alimenta en la bomba de agua 480, cuya funcion es suministrar agua bajo presion en el aplicador 300, a traves de las tuberias de alimentacion 480, 485. El funcionamiento de la bomba de agua se controla usando las senales de control proporcionadas por el microprocesador 140. La primera tuberia de alimentacion 480 debe fabricarse de un material que sea flexible y estanco al agua y que permita el suministro de agua a transportar desde el sistema que contiene la fuente de microondas o de RF, el gas (o mezcla de gases) y el generador de neblina al aplicador 300. La presion de agua sera tal que el agua pueda empujarse por el conductor central 320. La segunda tuberia de alimentacion 485 debe formarse a partir de un material dielectrico de baja perdida que no altere el campo de microondas establecido en el interior del aplicador 300. La tuberia de alimentacion 485 puede actuar como un teton de sintonizacion, por lo que introduce una reactancia capacitiva o inductiva en el punto de entrada; si este es el caso, puede ser necesario introducir un segundo teton de sintonizacion en el sistema para crear una coincidencia conjugada o para anular la reactancia introducida por la segunda tuberia de alimentacion 485 (este teton de sintonizacion no se muestra en la figura 5). Se usa una tercera tuberia de alimentacion 475 para introducir el gas (o mezcla de gases) en el sistema. La tercera tuberia de alimentacion tambien puede introducir una reactancia adicional, por lo que la posicion de la tercera tuberia puede disponerse de tal manera que proporcione la coincidencia conjugada necesaria para anular la reactancia introducida por la segunda tuberia de alimentacion 485.

Considerando ahora el aplicador 300 en mas detalle, la realizacion ofrecida en la figura 5 muestra una estructura de microondas que contiene dos transformadores de impedancia compuestos por un primer conductor central 310, un segundo conductor central 320 y un conductor externo comun 390. Es preferible que las longitudes de los conductores centrales primero y segundo 310, 320 sean iguales a un multiplo impar de un cuarto de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento; los detalles completos del funcionamiento de esta estructura de microondas, junto con una estructura que contiene cuatro transformadores, se ofrecen a continuacion en la descripcion que hace referencia a las figuras 16 y 17.

La energia de microondas se alimenta en la estructura a traves del conector 180, que puede ser un conector de microondas de tipo N, uno de tipo SMA o uno de tipo 7/16". El segundo conductor central 320 puede hacerse hueco en virtud del hecho de que la corriente de microondas fluye en el exterior del conductor debido a un fenomeno conocido como el “efecto piel" y por el que solo se requiere una fraccion del conductor para propagar la energia de microondas, por ejemplo, puede requerirse menos de 0,1 mm en una operacion de 2,45 GHz cuando el conductor esta fabricado de un material altamente conductor, es decir, cobre, laton o plata. El hecho de que el efecto piel permita que el conductor central sea hueco, se usa para permitir que una disposicion de valvula se inserte en el interior del conductor 320. Esta valvula puede conocerse como una valvula de aguja y puede adoptar muchas formas; estas seran conocidas para un experto en la materia. La disposicion de valvula mostrada en la figura 5 consiste en un resorte 321, cuyo primer extremo esta fijado a la pared de extremo del primer conductor central 310 y cuyo segundo extremo esta conectado al primer extremo del embolo o varilla de valvula 322. Es preferible que el embolo o varilla 322 se fabrique de un material que tenga una alta permeabilidad relativa, es decir, mayor de 100, para permitir que se genere una fuerza lo suficientemente alta como para mover la varilla o embolo 322 cuando esta magnetizado. Los posibles materiales que pueden usarse para lograr esto incluyen: niquel, cobalto, manganeso, cromo y hierro, que tambien se conocen como materiales ferromagneticos. La varilla o embolo 322 esta rodeado por una bobina de alambre 730, que tambien esta contenida, preferentemente, dentro de segundo conductor 322. Tambien puede ser preferible que la bobina de alambre 730 se enrolle alrededor de un conformador no metalico que aloja el embolo 322 y se inserta en el interior del segundo conductor central 320. Se requiere una corriente de magnetizacion para producir un campo magnetico para alinear los dominios magneticos dentro del embolo 322 para producir una fuerza que permita mover el embolo 322. La disposicion ofrecida en la figura 5 representa la situacion por la que no se aplica la corriente de magnetizacion a la bobina 730 y la valvula esta abierta y por la que el agua fluira a lo largo de segundo conductor central 320. Una junta o arandela 323 esta fijada a la pared interna del segundo conductor central 320 y cuando el segundo extremo del embolo 322 se empuja contra la junta 323 puede bloquearse el flujo de agua a lo largo del conductor.

El extremo distal del segundo conductor central 320 contiene una boquilla 324, que se usa para atomizar las moleculas de agua que salen del extremo del conductor 320 para permitir que se forme una neblina.

La corriente de magnetizacion requerida para mover el embolo o varilla 322 se proporciona por una fuente de corriente 700. La fuente de corriente 700 puede ser una fuente de corriente controlada por tension, que puede adoptar la forma de un MOSFET, en la que el nivel de tension de puerta-fuente (Vgs) gobierna la corriente de drenaje (Id) que fluye a traves de la bobina 730, o una fuente de corriente controlada por corriente, que puede adoptar la forma de un transistor bipolar de union (BJT), en la que la corriente de base (Ir) controla la corriente de colector (Ic) que fluye a traves la bobina. Como alternativa, puede ser preferible usar un amplificador operativo configurado como una fuente de corriente controlada por tension, que puede configurarse para permitir que una fuente, o senal, de

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tension de alta impedancia disponible a partir de un conversor de digital a analogico (DAC) contenido dentro de un microprocesador 140 controle el nivel de corriente que fluye a traves del solenoide o bobina 730.

Un circuito para tal fuente de corriente controlada por tension se ofrece en la figura 18, que muestra una disposition que consiste en un amplificador operativo configurado como un conversor de tension a corriente, en el que la corriente (/) que fluye traves de la bobina o solenoide 730 para producir una fuerza (F) para mover el embolo 322 puede expresarse como

V R,

i = - —,

L RA J

donde Ventrada Rf es la tension a partir del DAC 141 contenido dentro del microprocesador 140, Rf es la resistencia del resistor de realimentacion 701, Rs es la resistencia del resistor de detection de corriente 703, y Ri es la resistencia del resistor de entrada 702.

Un posible amplificador operativo que podria usarse para implementar este circuito es un amplificador operativo de potencia PA05 o PA05A de Apex Microtechnology Corporation; este dispositivo puede suministrar hasta 30 A de corriente y una tension de carril a carril de hasta 100 V.

El segundo conductor central 320 tambien contiene unas tuberias de entrada para el suministro de agua 485 y para el gas (o mezcla de gases) 475. Estas tuberias estan fabricadas, preferentemente, de un material dielectrico de baja perdida que no afecta a la propagation del campo de microondas dentro de la estructura. Como alternativa, las tuberias pueden fabricarse de secciones metalicas y disponerse para formar dos tetones que tienen una reactancia de igual magnitud, pero de signo opuesto a la frecuencia de funcionamiento, con el fin de anularse uno a otro y que no tienen un efecto real sobre el campo de microondas.

En la figura 5 tambien se incluye un conjunto de fotodiodos 900 y un circuito detector 910 para permitir que se monitorice la longitud de onda y la intensidad de la energia producida por el sistema y que esta information pueda usarse en un bucle de realimentacion para controlar la energia de salida. La informacion obtenida de los fotodiodos puede usarse para variar los siguientes parametros con el fin de optimizar el contenido espectral o la energia de salida: mezcla de gas, caudal de gas, nivel de potencia de microondas, frecuencia de modulation (o formato) y cantidad de neblina o de niebla que se genera. Los dispositivos especificos que podrian usarse como detectores incluyen fotodiodos de silicio, diodos PIN de silicio, fotodiodos de silicio de tipo multi-elemento y fotodiodos de avalancha de silicio. Los fotodiodos son sensores de luz semiconductores que generan una corriente o tension cuando la union P-N en el semiconductor se ilumina con luz. Puede ser preferible que se integre una disposicion de mini-espectrometro en el sistema para proporcionar la funcion de medicion de longitud de onda y de intensidad. En tales disposiciones, pueden usarse los siguientes tipos de sensores: sensores CCD, sensores lineales CMOS y sensores de InGaAs. Un dispositivo especifico que puede considerarse es un mini-espectrometro C10082MD o C10083MD de Hamamatsu, que emplea un sensor de imagen lineal CMOS como detector. Estos dispositivos pueden usarse para medir la intensidad de luz dentro de la UV y el intervalo de IR cercano de longitudes de onda. Puede emplearse una gama de sensores para permitir que las mediciones de intensidad de luz se realicen dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 nm a 2200 nm. Puede ser preferible usar una disposicion de tipo policromador, por lo que se usa una rejilla como el elemento de dispersion de longitud de onda y se coloca un detector de tipo matriz a lo largo del plano focal de la lente de enfoque. Los policromadores estan disenados para permitir la deteccion simultanea de multiples espectros, lo que podria ser ventajoso para el uso de la invention.

La figura 6 muestra una disposicion similar a la mostrada en la figura 5, pero en la que se excita y se mantiene el plasma sin el uso del filtro de sintonizacion 100 y el ajustador de tetones 110. En este caso, el aplicador 300 podria disponerse para producir un campo electrico lo suficientemente alto como para permitir que tenga lugar la descarga de ionization. A continuation, la neblina o niebla se introduce de una manera similar para permitir que se produzcan concentraciones de radicales OH. En esta disposicion, puede ser preferible que la energia de microondas se entregue como un tren de pulsos, en el que cada pulso produce una excitation de plasma para permitir que se genere un penacho de plasma cuasicontinuo, por ejemplo, el perfil de entrega de energia de microondas puede consistir en un tren continuo de pulsos que se enciende durante un periodo de tiempo de 1 ms y se apaga durante un periodo de tiempo de 10 ms. La tasa de repetition de pulsos y la longitud de pulso pueden usarse para determinar la energia de plasma y esto puede optimizarse para permitir que se produzca la concentration de radicales OH deseada en el extremo del aplicador. Debido a la necesidad de monitorizar solo la potencia de avance y reflejada entre la salida del circulador de potencia 50 y la entrada al conjunto de cables de microondas 200, solo se requieren dos acopladores 60, 70 para implementar la realization de la invencion. Puede ser preferible que el acoplador de potencia reflejada 70 se conecte entre el tercer puerto del circulador de protection 50 y el extremo no puesto a tierra de la carga de descarga 51 con el fin de proporcionar una directividad de senal de medicion mejorada, lo que conducira a una informacion de medicion mas precisa disponible para el microprocesador 140.

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Las figuras 7(a), 7(b) y 7(c) muestran con mas detalle la disposicion de valvula de aguja. La figura 7(a) muestra el estado del embolo 322 sin que se aplique la fuerza de magnetizacion. Puede observarse que los dominios magneticos 328 estan en desorden o en un estado aleatorio. La figura 7(a) muestra la valvula en la posicion cerrada, en la que el extremo del embolo 322 se empuja hacia arriba contra la junta 323. El resorte 321 se muestra en el estado extendido. El resorte 321 puede ser un resorte rigido si el dispositivo va a establecerse de manera util en esta disposicion ya el resorte extendido debe garantizar que el embolo 322 se ajuste hermeticamente contra la junta 323 para evitar cualquier fuga de agua. Puede ser preferible cambiar esta configuracion para extender el resorte 321, cuando un campo de magnetizacion se configura para mover el embolo 322 a una posicion en la que se cierra la valvula y, cuando se elimina el campo, tambien se retira la tension de resorte para permitir que el embolo 322 se libere para abrir la valvula. En la disposicion mostrada en este caso, un enrollamiento solenoidal se enrolla alrededor de un conformador 326 que esta fabricado, preferentemente, de un material no magnetico, por ejemplo, plastico o nailon. El conformador 926 se inserta dentro del conductor central 320. El enrollamiento de bobina 730 usa, preferentemente, un alambre recubierto esmaltado para permitir que las vueltas adyacentes contacten entre si sin producir una sola vuelta cortocircuitada; esto tambien permite que puedan usarse enrollamientos de multiples capas que, a su vez, aumentan la magnitud de la fuerza que puede establecerse para mover el embolo. En las disposiciones ilustradas en presente documento el “punto” por encima del enrollamiento indica el inicio del enrollamiento, “X” 731 indica que el cable esta entrando en la pagina y el “■” 732 indica que el cable entrante esta saliendo de la pagina. La figura 7(b) muestra la situacion en la que la fuente de corriente 720 esta conectada (ilustrada en este caso por un cierre de conmutacion iniciado por una senal procedente del microprocesador 140), que establece una fuerza de magnetizacion para permitir que todos los dominios magneticos 328 se alineen en una orientacion especifica, que genera una fuerza F, que, a su vez, hace que el embolo 322 se mueva, por lo que el resorte 321 se comprime. El movimiento del embolo 322 tambien permite que se rompa la junta estanca al agua, formada por el extremo del embolo 322 que empuja contra la arandela o junta 323. La fuerza F que se crea se determina por la permeabilidad relativa del embolo 322, el numero de vueltas del alambre 730 alrededor del conformador 326 y el nivel de corriente i disponible procedente de la fuente de corriente 720. La relacion entre estos parametros se describe mejor por la ecuacion 5 ofrecida a continuacion:

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donde yo es la permeabilidad del espacio libre (4n X 10-7 H/m), Ur es la permeabilidad relativa (o multiplicador de flujo) del material magnetico, N es el numero de vueltas enrolladas alrededor del conformador.

Por ejemplo, si la bobina se enrolla con 150 vueltas, el embolo se fabrica de un material con una permeabilidad relativa de 150, y se aplica una corriente pulsada de 10 A a la bobina, la fuerza disponible sera de 4,71 N.

La figura 8 muestra una realizacion de un aplicador completo de acuerdo con la presente invencion, en el que se usan unas secciones de transformador de dos cuartos de onda 390-310 y 390-320 y la valvula usada para controlar el suministro de agua para crear la neblina esta contenida dentro del segundo transformador como se ha descrito anteriormente. En la disposicion mostrada en la figura 8, el conmutador controlado por tension 710 esta cerrado y la fuente de corriente 720 esta encendida, por lo que se energiza la bobina 730, lo que establece una fuerza (F) para mover el embolo 322 haciendo que la valvula se abra para permitir que se genere una neblina en la boquilla 324 en el extremo del conductor central 320.

La figura 9 muestra una disposicion similar en la que la fuente de corriente 720 esta desconectada, que cierra la valvula, evitando que la neblina se forme en el extremo del conductor central 320.

Las figuras 10 y 11 muestran una disposicion alternativa en la que dos solenoides o enrollamientos 730 y 731 se excitan de manera independiente de acuerdo con las senales producidas por el microprocesador 140 para permitir que el embolo 322 se mueva para permitir que la valvula se abra y se cierre. En la disposicion ofrecida en la figura 10, la primera fuente de corriente 720 esta encendida, por lo que se establece una fuerza de magnetizacion en el enrollamiento 730 para crear una fuerza fisica (F) en una direccion que mueve el embolo 322 hacia el primer conductor 310, abriendo la valvula para permitir que el agua presurizada fluya a lo largo del conductor central 320. En la disposicion ofrecida en la figura 11, la segunda fuente de corriente 721 esta encendida, por lo que se establece una fuerza de magnetizacion en el enrollamiento 731 para crear una fuerza fisica (F) en una direccion que mueve el embolo 322 hacia la junta 323, cerrando la valvula para evitar que el agua fluya a lo largo del conductor central 320. Cabe senalar que las fuentes de corriente 720 y 721 estan configuradas para conducir la corriente a traves de sus respectivos enrollamientos 730 y 731 en direcciones opuestas con el fin de alinear los dominios magneticos en direcciones opuestas, es decir, la direccion de los dominios magneticos se invierte, para permitir que el embolo 322 se mueva en una direccion que este de acuerdo con el enrollamiento actualmente activado.

Las figuras 12 y 13 muestran una realizacion de un aplicador completo de acuerdo con la presente invencion, en la que se usan unas secciones de transformador de dos cuartos de onda 390-310 y 390-320 y la valvula usada para controlar el suministro de agua para crear la neblina esta contenida dentro del segundo transformador 320 como se ha descrito anteriormente. En la disposicion mostrada en la figura 12, cuando el conmutador controlado por tension 710 se cierra, la fuente de corriente 720 se enciende y la bobina 730 se energiza; esto establece una fuerza “F” que

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mueve el embolo 322 a una posicion en la que su primer extremo se retiene contra el segundo extremo del primer conductor 310; la valvula esta en la posicion abierta y el agua presurizada procedente de las tuberias de alimentacion 480 y 485 es capaz de fluir a lo largo o a traves del conductor central 320, donde las moleculas de agua se atomizan en el extremo por la boquilla 324 para crear una neblina adecuada. El gas (o una mezcla de gases) tambien se alimenta en el conductor central 320, a traves de las tuberias de alimentacion 470 y 475, y se usa para ayudar a empujar el agua hacia fuera del extremo del conductor central 320 y tambien ayuda en el proceso de generacion de plasma. En la disposicion mostrada en la figura 13, el conmutador controlado por tension 711 esta cerrado y la fuente de corriente 721 esta encendida, lo que hace que se energice la bobina 731. Esto establece una fuerza “F” que mueve el embolo 322 a una posicion en la que su segundo extremo se empuja contra la junta 323 y en la que la valvula esta en la posicion cerrada, lo que evita el flujo de agua presurizada, procedente de las tuberias de alimentacion 480 y 485 a lo largo o a traves del conductor central 320. El gas (o una mezcla de gases) todavia se alimenta en el conductor central 320, a traves de las tuberias de alimentacion 470 y 475, para permitir que tenga lugar el proceso de generacion de plasma y, de este modo, se produzca la esterilizacion de plasma en el extremo del aplicador 300.

Las figuras 14(a) y 14(b) ofrecen disposiciones en las que se usa una sola fuente de corriente 720 y un conmutador unipolar de dos posiciones controlado electronicamente para energizar o la primera o la segunda bobina de acuerdo con la posicion de contacto de conmutador. La figura 14(a) muestra la disposicion en la que se energiza la primera bobina y se desenergiza la segunda bobina para permitir que la valvula 322 se mueva hacia la derecha de la pagina (que se corresponde con un cierre de valvula y no se genera neblina). La figura 14(b) muestra la disposicion en la que se energiza la segunda bobina y se desenergiza la primera bobina para permitir que la valvula 322 se mueva hacia la izquierda de la pagina (que se corresponde con la valvula que se abre y se genera una neblina). La direccion del flujo de corriente dentro de los enrollamientos se configura para permitir que la fuerza producida por la corriente mueva la valvula o piston 322 en direcciones opuestas cuando se cambia la posicion del conmutador 710.

La figura 15 muestra una disposicion de valvula similar a la descrita con referencia a las figuras 8 y 9, pero en la que la estructura contiene cuatro transformadores de impedancia de cuarto de onda para generar el campo electrico requerido para provocar la descarga de ionizacion necesaria para producir plasma y radicales OH. Esta disposicion de transformador se describe con mas detalle a continuacion con referencia a la figura 17, en la que se aborda en detalle el significado de las secciones de cuarto de onda de baja impedancia 310, 330 (Z01, Z03) y las secciones de cuarto de onda de alta impedancia 320, 340 (Z02, Z04) y la disposicion fisica de estas secciones de transformador.

La figura 16 muestra un aplicador que usa dos secciones de transformador 390-310, 390-320 para crear el plasma con un gas (o una mezcla de gases) alimentado en la estructura usando una tuberia de alimentacion 470 colocada cerca del extremo que contiene el conector de entrada 180 que alimenta la energia de microondas en la estructura y en la que la neblina o niebla se alimenta en la estructura a traves de la tuberia de alimentacion 480. En esta estructura, la primera seccion 390-310 es una seccion de baja impedancia y la segunda seccion 390-320 es una seccion de alta impedancia. La longitud de las secciones primera y segunda es preferentemente igual a un multiplo impar de un cuarto de la longitud de onda en la frecuencia de interes. El extremo distal del conductor central en la segunda seccion 320 se senala con el fin de maximizar la descomposicion, y los extremos proximal y distal del conductor central en la primera seccion 310 se ahusan para garantizar que la transicion desde el generador de 50 Q a una impedancia menor introducida por el primer transformador y desde esta impedancia a la impedancia mayor de la segunda seccion sea lo mas gradual posible. En una realizacion especifica, puede elegirse un angulo de 45°. Las longitudes de las secciones primera y segunda 310, 390 se eligen, preferentemente, para ser un cuarto de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento. En esta disposicion, la impedancia de la primera seccion de transformador Z01 puede expresarse como

^01 — 1381og10 ,

donde c es el diametro de la superficie interna en el conductor externo 390, y d es el diametro de la superficie externa del conductor interno 310. De manera similar la impedancia del segundo transformador Z02 puede expresarse como

Zq2 ~ 138 logI0 ,

e

donde e es el diametro de la superficie externa del conductor interno 320.

La impedancia (o generador) de entrada Zs es nominalmente de 50 Q. La impedancia de carga Zl vista en el extremo distal del aplicador 300 puede calcularse usando

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Esta ecuacion supone que debe tenerse en cuenta que la longitud fisica de cada una de las secciones de lmea de transmision (transformadores de impedancia de transformador) es igual a un multiplo impar del cuarto de longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento.

En una primera realizacion practica de la actual invencion, se usaron conductores con las siguientes dimensiones: c = 12,74 mm; d = 6,34 mm, e = 1 mm. Usando las ecuaciones anteriores,

Z01 = 41,82 ft,

Zqz = 152,5 ft,

y

ZL = 664,3 ft.

La potencia de entrada (Pentrada) disponible a partir del generador, producira una tension de carga (Vl) igual a "■ = ■ . .-.T- en el extremo distal del aplicador 300. Si 1 kW de potencia de microondas esta disponible a partir

del generador de potencia, Vl = 815,35 V. Esto permite que un campo electrico de 127998 Vm-1 este disponible para excitar el plasma.

En una segunda realizacion practica, se usaron conductores con las siguientes dimensiones: c = 12,74 mm; d = 9,5 mm, e = 1 mm. En esta realizacion

Z01 — 17,5 ft,

Zqz = 152,5 ft,

ZIm = 3796,94 ft,

Vl = 1948,57 V, para permitir un campo electrico de 305898 Vm-1

En el extremo del aplicador 300 se muestran un tubo de cuarzo o unas laminas de cuarzo 350, y se incluyen con el fin de intensificar o modificar el campo electrico. Es preferible usar un material de cuarzo de baja perdida. Tambien se muestra que el plasma puede excitarse y mantenerse sin el uso de un tubo de cuarzo.

La figura 17 muestra una disposicion similar para un aplicador que puede usarse para crear radicales OH, pero en el que se usan secciones de transformador de impedancia de cuarto de onda. En esta disposicion, la carga de impedancia Zl vista en el extremo distal del aplicador 300 puede expresarse como

z2 z2 z

ry _ ^ 04^02^5 - „2 „2 '

03^01

donde Zs es la impedancia (o generador) de entrada, Zoi es la impedancia caracteristica del primer transformador de cuarto de onda, Z02 es la impedancia caracteristica del segundo transformador de cuarto de onda, Z03 es la impedancia caracteristica del tercer transformador de cuarto de onda, y Z04 es la impedancia caracteristica del cuarto transformador de cuarto onda.

Si se supone que la estructura de aplicador no tiene perdidas, es decir, ignorando la perdida de potencia a lo largo de la longitud de la estructura, por lo tanto, potencia de entrada = potencia de salida, el campo electrico E establecido en el extremo distal de la cuarta seccion 390-320, que se usa para crear la descarga de ionizacion, puede expresarse como

E =

V lida^L

a

donde Psaiida es la potencia de salida y a es la distancia entre la punta de conductor central contenido dentro del cuarto transformador y la pared interna del conductor externo del aplicador.

Una realizacion practica puede tener Z01 = Z03 = 10 Q, Z02 - Z04 = 100 Q, Psaiida = Pentrada = 1000 W, y a = 10 mm. En consecuencia, en esta realizacion, Zl = 500 kQ y Vl = 22,4 kV, lo que permite un campo electrico de 2,23 MVm-1.

A partir de este analisis puede verse que esta disposicion puede usarse para crear campos electricos extremadamente grandes para permitir que se creen descargas de ionizacion adecuadas en pequenas estructuras

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de aplicador para permitir que se produzcan altas concentraciones de radicales OH para realizar una descontaminacion o esterilizacion eficaz.

La figura 19 ofrece un sistema de esterilizacion completo similar al mostrado en las figuras 5 y 6, pero en el que la fuente de energia 10, 20, 30, 500 es un generador de RF en vez de un generador de microondas y el aplicador consiste en una sola estructura de conductor coaxial compuesta por un solo conductor central 320 que se extiende desde el conector 180/185 a la boquilla 324 y el conductor externo 390. El amplificador de RF 500 puede implementarse usando dispositivos de transistor de efecto campo metal-oxido-semiconductor (MOSFET), dispositivos de transistor bipolar de union de potencia (BJT), dispositivos de transistor bipolar de union de puerta aislada (IGBJT) o similares. Puede ser poco practico usar transformadores de impedancia de cuarto de onda dentro de la estructura cuando se usan fuentes de energia de frecuencia RF mas baja. En esta configuracion, el circuito de coincidencias 100 estaria compuesto de inductores y condensadores de elementos agrupados y la variacion de la capacitancia y la inductancia podria implementarse usando una disposicion de accionadores impulsados a motor, por ejemplo, un motor lineal puede conectarse a una unica placa movil (o a una pila de las mismas) con el fin de moverla o moverlas dentro y fuera de una placa fija (conjunto de placas) para variar el valor de la capacitancia de sintonizacion. Un accionador lineal adicional puede conectarse a una escobilla movil que hace contacto con un enrollamiento inductivo fijo para permitir que se varie el valor de la inductancia. El circuito de coincidencias puede adoptar la forma de una red L de dos elementos agrupados o una red n o l de tres elementos agrupados.

La figura 20 ofrece un circuito para un generador de RF 20, 30, 500 que usa dos MOSFET de potencia conectados en una configuracion de contrafase y se usa un filtro de coincidencias n 100 para hacer coincidir la impedancia en la salida del generador de RF con la impedancia establecida dentro de la estructura de aplicador 300. En la disposicion especifica mostrada en este caso, es deseable que el amplificador este disenado alrededor de un par simetrico de MOSFET de potencia de RF de fuente comun Qi y Q2 555, 556 alojados en un paquete TO-247. Los dispositivos especificos que pueden usarse para implementar el diseno son el par simetrico ARF448A y ARF448B de Advanced Power Technology (APT). Estos dispositivos especificos estan dirigidos a una operacion de clase C de frecuencia unica de alta tension principalmente en las bandas ISM de 13,56 MHz, 27,12 MHz y 40,68 MHz. A 50 MHz, estos dispositivos proporcionan una ganancia de potencia de aproximadamente 17 dB. El circuito de coincidencias de puerta de entrada mostrado en el diagrama usa un transformador Ti 552 y una red sintonizada L que comprende un inductor Li 550 y un condensador Ci 551. El transformador Ti 552 proporciona la alimentacion equilibrada requerida por la disposicion de contrafase Qi y Q2 555, 556, asi como una transformacion de 9:1. En la salida, el condensador variable C8 565 forma parte de una red L adicional. Un estrangulador T2 559 es un estrangulador bifilar de alimentacion de derivacion, que esta en el extremo de impedancia baja de los estranguladores de compensacion L2 y L3 557, 558, para garantizar que la tension de RF a traves del mismo sea pequena para evitar que el nucleo toroidal usado en el estrangulador T2 559 se sature debido a que se aplique demasiada tension a traves del mismo. Los condensadores de acoplamiento de salida C2 y C3 562, 563 tienen una gran area de superficie para que puedan transportar a niveles elevados de corriente de RF. Un transformador T3 568 esta dispuesto como un balun coaxial 1:1. El circuito de coincidencias de impedancia de elementos agrupados es una disposicion n que comprende dos inductores de derivacion L5 y L6 105, 107 y un condensador en serie C9 106. Estos tres elementos de sintonizacion pueden ajustarse para permitir que se excite el plasma de alta impedancia y que el plasma de baja impedancia mantenga las condiciones establecidas con el aplicador 300. La coincidencia de impedancia puede realizarse de manera automatica usando motores lineales o paso a paso, accionadores lineales (de tipo solenoide o magnetoestrictivo), disposiciones de bobina en movimiento o similares. Los ajustes de sintonizacion pueden realizarse basandose en la informacion de tension y de corriente medida en los extremos de entrada y de salida de la red de sintonizacion que usa redes de division de tension, por ejemplo, divisores reactivos compuestos de dos condensadores en serie, y transformadores de corriente, respectivamente. La salida del circuito de coincidencias n 100 esta conectada al aplicador 300 a traves de un conjunto de cable adecuado (no mostrado en este caso). El aplicador 300 puede adoptar una forma similar a la disposicion mostrada en la figura 19.

Las figuras 21(a) y 21(b) muestran un dispositivo que no es una realization de la invention, pero que puede usarse para generar concentraciones de radicales OH adecuados para descontaminar un espacio cerrado, por lo que pueden destruirse una serie de bacterias, esporas y virus. Este sistema tambien puede usarse para destruir priones. La disposicion consiste en una cavidad de guia de ondas 190, que puede ser un diseno de guia de ondas estandar, por ejemplo, WG6 (1,12 GHz a 1,7 GHz), WG7 (1,45 GHz a 2,2 GHz), WG8 (1,7 GHz a 2,6 GHz), WG9A (2,2 GHz a 3,3 GHz), WG10 (2,6 GHz a 3,95 GHz) o WG11A (3,3 GHz a 4,9 GHz), la cavidad de un horno microondas o una section rectangular o cilindrica hueca cuyas dimensiones permiten que una energia de microondas en la frecuencia de funcionamiento se propague con baja perdida. Puede ser preferible disenar la cavidad de tal manera que el modo TEio dominante se propague en la guia rectangular o que el modo TEii dominante se propague en la guia circular o cilindrica. Las dimensiones internas de la cavidad de guia de ondas determinan el intervalo de frecuencias que puede propagarse dentro de la cavidad y pone una limitation en el tamano de los componentes o elementos, por ejemplo, elementos de sintonizacion, tetones, varillas, electrodos o antenas usados para ayudar en la generation de las descargas de ionization de alta energia.

Las cavidades de guia de ondas que se consideraron en este caso son WG8 = 109,22 mm X 54,61 mm y WG9A = 86,36 mm X 43,18 mm. Es preferible que las cavidades de guia de ondas se fabriquen de un material que sea un buen conductor electrico, por ejemplo, aluminio, laton, cobre o plata. Puede ser preferible usar un material menos

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costoso y mas trabajable que tenga un valor de conductividad ligeramente menor, por ejemplo aluminio y, a continuacion, electrodepositar las paredes de la cavidad interna con un material que tenga una conductividad mas alta, por ejemplo, la plata. La energia de microondas se activa en la cavidad de guia de ondas 190 usando un conector de microondas adecuado 180, que puede ser uno de tipo N o uno de tipo 7/16", que se conecta a una sonda o antena de activacion de campo 186 insertada dentro de la cavidad de guia de ondas 190 de tal manera que el campo maximo del generador se acopla en la cavidad de guia de ondas 190. Puede ser preferible usar una sonda de campo E o un bucle de campo H como sondas de activacion de campo. Puede ser preferible acoplar el generador de potencia de microondas 500 directamente en la cavidad de guia de ondas 190, por ejemplo, la salida acoplada de bucle de una de las camaras de un magnetron puede conectarse directamente en la cavidad de guia de ondas 190 a traves de una sonda de campo E de cuarto de longitud de onda o un bucle de campo H de media longitud de onda. En caso de que se use una sonda de campo E para activar la energia dentro de la cavidad de guia de ondas 190, es preferible que la distancia entre el centro de la sonda y la pared o rejilla de extremo 202 de la cavidad de guia de ondas sea un multiplo impar del cuarto de longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento. En la disposicion mostrada en las figuras 21(a) y 21(b), la niebla se introduce en la cavidad a traves de un agujero cubierto por una malla o rejilla 196 localizada en la parte inferior de la cavidad. La rejilla 196 debe contener agujeros o ranuras cuya mayor dimension sea inferior o igual a un octavo de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento con el fin de garantizar que la energia de microondas contenida dentro de la cavidad de guia de ondas 190 no puede escaparse fuera de la cavidad. En la disposicion mostrada en este caso, la niebla se genera usando un transductor ultrasonico 193 colocado en el interior de un recipiente 192 que contiene agua 191. El transductor ultrasonico 193 puede usar elementos piezoelectricos (PZT) para hacer que la vibracion de las moleculas de agua cree la niebla. El nivel del agua 191 debe cubrir los elementos PZT contenidos dentro del transductor US 193 localizado en la parte inferior del recipiente 192. Este nivel de agua puede reponerse insertando una tuberia de llenado 480 en la pared del recipiente 192 y conectando la tuberia 480 a un suministro de agua. El recipiente 192 puede incluir un sensor de nivel de agua, cuya serial se usa para controlar una valvula accionada electronicamente para permitir que el nivel de agua se reponga cuando caiga por debajo de un determinado nivel (esta disposicion no se muestra en este caso). Esta disposicion no se limita a tener el recipiente de agua 192, el transductor ultrasonico 193 y el agua 191 localizados en el exterior de la cavidad de guia de ondas 190, es decir, estos elementos pueden localizarse en el interior de la cavidad de guia de ondas 190. Tres tetones o varillas de sintonizacion 187, 188, 189 estan localizados en la pared superior de la guia de ondas 190. Estos tetones se usan para introducir una reactancia capacitiva o inductiva en la cavidad y permitir que se establezca cualquier impedancia dentro de la cavidad de guia de ondas 190. La posicion de los tetones o varillas 187, 188, 189 debe ser tal que se establezca un campo electrico lo suficientemente alto dentro de la cavidad de guia de ondas 190 para crear la descarga de ionizacion necesaria para producir concentraciones utiles de radicales OH. Puede contribuirse a esta descarga mediante el gas (o mezcla de gases) alimentado en la cavidad de guia de ondas 190 a traves del tubo de alimentacion 470 y la disposicion (o electrodo) de dipolo 197/198 insertada en el interior de la cavidad de guia de ondas 190.

El gas (o mezcla de gases) tambien puede usarse para crear plasma con un contenido espectral que promueve una generacion de radicales OH eficiente. La disposicion de dipolo (o electrodo) 197/198 esta localizada, preferentemente, en una zona dentro de la cavidad de guia de ondas 190 en la que el campo electrico es un maximo, regulandose este por la posicion de los tetones de sintonizacion 187, 188, 189. Es preferible que la distancia entre el centro del primer teton de sintonizacion 187 y el centro de la sonda de campo E 186 sea un multiplo impar de un cuarto de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento. Tambien es preferible que la distancia entre los centros de los tetones de sintonizacion adyacentes sea tres octavos de la longitud de onda de guia con el fin de garantizar que pueda establecerse cualquier impedancia dentro de la cavidad de guia de ondas 190. Esta disposicion no se limita a estas distancias, por ejemplo, puede usarse un cuarto de longitud de onda de guia, o un octavo de longitud de onda de guia para el espaciamiento de los tetones. Es preferible que la disposicion de dipolo 197/198 incluya una disposicion de antena de aguja monopolo puntiaguda 197 con una longitud igual a un cuarto de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento y el monopolo 197 debe localizarse en el centro de una placa o disco circular 198 con un diametro igual a una mitad de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento. Esta disposicion no se limita al uso de una disposicion de dipolo para ayudar en la creacion de las descargas de ionizacion, es decir, pueden usarse otras estructuras de antena o tetones localizados en el interior de la cavidad de guia de ondas.

Las caras de entrada y de salida de la cavidad de guia de ondas 190 estan cubiertas con una malla o rejilla de alambre o una lamina de metal, con agujeros perforados en las mismas o ranuras fresadas en las mismas, 202 y 195, respectivamente, cuya dimension mas grande (diametro o longitud) debe ser menor que o igual a un octavo de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento con el fin de garantizar que la energia de microondas contenida dentro de la cavidad de guia de ondas 190 no pueda escapar fuera de la cavidad. Un ventilador (o pluralidad de ventiladores) 201, 194 estan conectados a la parte exterior de las mallas o rejillas de alambre o las laminas de metal con agujeros perforados en las mismas o ranuras fresadas en las mismas 202 y 195 para permitir que los radicales OH 303 pasen a traves, y se extraigan, de la cavidad de guia de ondas 190 y pasen al espacio abierto o cerrado que necesita desinfectarse o esterilizarse.

En la disposicion mostrada en las figuras 21(a) y 21(b), una seccion de tuberia o tubo o guia de ondas rectangular hueca con dos curvas 203 esta conectada entre el ventilador de salida 194 y el ventilador de entrada 201 para hacer pasar una parte de los radicales OH producidos en la salida del dispositivo, junto con un volumen de aire, de nuevo

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al sistema para permitir que los radicales OH pasen a traves de la cavidad de gma de ondas 190 de una manera eficiente. La disposition muestra el primer ventilador 201 totalmente cubierto por la tuberia 203 y el segundo ventilador 194 solo parcialmente cubierto con el fin de permitir que los radicales OH 303 se extraigan en el espacio que requiere desinfeccion, matar insectos, matar bacterias o esterilizacion. Puede ser preferible cubrir tan solo una section del primer ventilador 201 para permitir que entre un mayor volumen de aire en la cavidad de guia de ondas 190. Puede ser preferible retirar la tuberia 203 y puede ser preferible retirar uno de los dos ventiladores (o disposiciones de ventiladores) 201, 194.

Las figuras 22(a) y 22(b) muestran una disposicion similar a la mostrada en las figuras 21(a) y 21(b), excepto que la disposicion usada para introducir niebla en la cavidad (transductor ultrasonico 193, recipiente de agua 192, agua 191 y el agujero y la malla en la parte inferior de la guia de ondas 196) se ha reemplazado por una ranura o agujero hecho en la antena de aguja o monopolo 197 y se usa un suministro de agua presurizada para crear una neblina en el extremo del monopolo 197, que se usa para crear los radicales OH a partir de la descarga de ionization provocada por la antena dipolo general 197/198, la position de los tetones de sintonizacion 187, 188, 189 y el gas (o mezcla de gases). El agua presurizada se alimenta en la cavidad de guia de ondas 190 a traves de la tuberia de alimentation 199 y un pequeno agujero perforado en la parte inferior de la cavidad de guia de ondas 190. En esta disposicion, se ha retirado la tuberia de reciclaje 203.

Las figuras 23(a) y 23(b) muestran una disposicion similar a la mostrada en las figuras 21(a) y 21(b), excepto que los tetones de sintonizacion 187, 188, 189 se han retirado de la cavidad de guia de ondas 190 y la descarga de ionizacion se crea unicamente por la disposicion de dipolo 197/198 (o similar) y el gas (o mezcla de gases) que llena la cavidad de guia de ondas 190. Esta disposicion incluye la tuberia de reciclaje 203 con un primer ventilador 201 para inyectar aire y radicales a traves del sistema y un segundo ventilador 194 para extraer los radicales del sistema hacia el recinto portatil.

Las figuras 24(a) y 24(b) muestran una disposicion similar a la mostrada en las figuras 21(a) y 21(b), excepto que se ha retirado la disposicion de dipolo 197/198 (o similar) y las descargas de ionizacion se provocan por la posicion de los tetones de sintonizacion 187, 188, 189 dentro de la cavidad de guia de ondas 190 y el gas (o mezclas de gases) que llena la cavidad de guia de ondas 190. En esta disposicion, tambien se han retirado el primer ventilador 201 y la tuberia de reciclaje 203.

Las figuras 25(a) y 25(b) muestran una disposicion similar a la mostrada en las figuras 21(a) y 21(b), excepto que los tetones de sintonizacion 187, 188, 189 se han retirado de la cavidad de guia de ondas 190 y la descarga de ionizacion se crea unicamente por la disposicion de dipolo 197/198 (o similar) y el gas (o mezcla de gases) que llena la cavidad de guia de ondas 190. Ademas de que la disposicion usada para introducir niebla en la cavidad (transductor US 193, recipiente de agua 192, agua 191 y el agujero y la malla en la parte inferior de la guia de ondas 196) se ha reemplazado por una ranura o agujero hecho en la antena de aguja o monopolo 197 y se usa un suministro de agua presurizada para crear una neblina en el extremo del monopolo 197, que se usa para crear los radicales OH a partir de la descarga de ionizacion creada por la antena dipolo general 197/198, el gas (o mezcla de gases) y la potencia de microondas. El agua presurizada se alimenta en la cavidad de guia de ondas 190 a traves de la tuberia de alimentacion 199, que entra en la cavidad de guia de ondas 190 a traves de un pequeno agujero perforado en la parte inferior de la guia de ondas. En esta disposicion, tambien se han retirado el primer ventilador 201, la primera malla de alambre 202 y la tuberia de reciclaje 203.

Es preferible que los tetones de sintonizacion 187, 188, 189, las mallas o rejillas de alambre 195, 196, 202 y la disposicion de dipolo 197/198 se fabriquen de un material metalico que tenga una alta conductividad electrica, es decir, cobre, aluminio, laton o plata.

Cabe senalar que la altura (la longitud de la pared corta) de la guia de ondas 190 puede variarse en longitudes iguales a un multiplo impar de la longitud de onda en la frecuencia de funcionamiento para formar secciones de transformador de un cuarto de longitud de onda en la guia de ondas en lugar de en una disposicion coaxial que soporta una onda TEM. Estos transformadores de guia de ondas pueden usarse para crear un alto campo electrico local en el extremo del aplicador para producir descargas de ionizacion.

La presente invention puede usarse para abordar las siguientes aplicaciones: esterilizacion de sala o de espacio de cama de hospital, esterilizacion o descontaminacion de secciones aisladas de quirofanos, esterilizacion o desinfeccion de residencias de ancianos, esterilizacion o desinfeccion de oficinas, consultas y viviendas particulares de medicos, veterinarios, y dentistas, desinfeccion o limpieza de alfombras y materiales de suelo, esterilizacion de lechos de herida, esterilizacion de equipamiento hospitalario (camas, mesas, sillas, conjuntos de cajones, cortinas, instrumentos, tableros, boligrafos), esterilizacion de tejido interno o injertos biologicos, tratamiento de enfermedades de transmision sexual, tratamiento de ulceras o escaras de decubito, tratamiento del agua, tratamiento de germenes o virus en el aire en escenarios o salas quirurgicas asociadas a quirofanos, tratamiento del pie de atleta, o tratamiento de la alopecia aerata. La presente invencion no se limita a estas aplicaciones especificas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Aparato de esterilizacion que comprende

un aplicador (300) que tiene un zona de generacion de radicales hidroxilo y una salida para dirigir los radicales hidroxilo generados fuera de la zona de generacion de radicales hidroxilo hacia una zona a esterilizar; un recinto (600) para confinar los radicales hidroxilo en la zona a esterilizar;

un generador de potencia (101) conectado para suministrar energia de microondas o de RF en la zona de generacion de radicales hidroxilo; y

un generador de neblina (505) conectado para suministrar agua nebulizada en la zona de generacion de radicales hidroxilo,

caracterizado por que:

el aplicador (300) comprende un conjunto coaxial conectado para recibir la energia de microondas o de RF procedente del generador de potencia, teniendo el conjunto coaxial:

un conductor externo (390);

un conductor interno (3l0, 320) rodeado por y separado del conductor externo (390), comprendiendo el conductor interno (310, 320) una parte hueca y una boquilla (324) localizada en el extremo distal del conductor interno (310, 320);

una tuberia de alimentacion (485) para suministrar agua a la parte hueca para suministrar como agua nebulizada a traves de la boquilla en la zona de generacion de radicales hidroxilo, y

en donde el conductor interno se ahusa en su extremo distal para crear una alta impedancia en la zona de generacion de radicales hidroxilo y para concentrar la energia de microondas o de RF recibida en un campo electrico en la zona de generacion de radicales hidroxilo cuando el agua nebulizada y la energia de microondas o de RF se suministran en la misma para crear de este modo una descarga de ionizacion para generar radicales hidroxilo a partir del agua nebulizada para suministrar fuera del aplicador (300).
2. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 1, que incluye una tuberia de alimentacion de gas (475) para suministrar gas a la parte hueca para suministrar a traves de la boquilla en la zona de generacion de radicales hidroxilo, en donde la descarga de ionizacion creada es un plasma del gas.
3. Aparato de esterilizacion de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el generador de potencia es un generador de radiacion de microondas y comprende un controlador (140) dispuesto de manera ajustable para controlar la energia de microondas suministrada en la zona de generacion de radicales hidroxilo.
4. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el controlador (140) incluye un modulador (30) dispuesto para pulsar la energia de microondas, con lo que la descarga de ionizacion es creada por el borde delantero de cada pulso.
5. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el generador de neblina (505) incluye una valvula contenida dentro de la parte hueca del conductor interno (310, 320).
6. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que la valvula es una valvula de aguja que comprende un solenoide.
7. Aparato de esterilizacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que el conjunto coaxial incluye una pluralidad de transformadores de tension, cada uno de los cuales tiene una impedancia diferente, estando la pluralidad de transformadores de tension dispuestos para concentrar un campo electrico en la zona de generacion de radicales hidroxilo.
8. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el generador de radiacion de microondas incluye un amplificador (500) y el controlador (140) incluye un atenuador variable (20) dispuesto para controlar un nivel de potencia de una entrada de serial al amplificador (500).
9. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que el controlador (140) incluye un modulador de seriales de amplificador (130) dispuesto para modular una serial de activacion para el amplificador (500).
10. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que el generador de potencia esta dispuesto para generar energia de RF.
11. Aparato de esterilizacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior que incluye un ajustador de impedancia (100) dispuesto para controlar la impedancia en la zona de generacion de radicales hidroxilo cuando se suministran en ella el agua nebulizada y la energia.
12. Aparato de esterilizacion de acuerdo con la reivindicacion 11, que incluye un detector de senales reflejadas (70) dispuesto para detectar la ene^a reflejada de vuelta de la zona de generacion de radicales hidroxilo, en donde el detector de senales reflejadas (70) esta conectado a un controlador (140) que esta dispuesto para accionar el ajustador de impedancia (100) basandose en la informacion relativa a la energia de microondas reflejada detectada

5 por el detector de senales reflejadas (70).
13. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 12 que incluye un detector de senales de avance (60) dispuesto para detectar la energia suministrada en la zona de generacion de radicales hidroxilo, en donde el detector de senales de avance (60) esta conectado al controlador (140) y el controlador (140) esta

10 dispuesto para controlar de manera ajustable la energia suministrada en la zona de generacion de radicales hidroxilo basandose en la informacion relativa a la energia de microondas de avance y reflejada detectada por los detectores de senales de avance y reflejadas (60, 70), respectivamente.
14. Aparato de esterilizacion por plasma, de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que el recinto sella 15 la zona a esterilizar.