ES2935082T3 - Dispositivo de esterilización y método de esterilización con el mismo - Google Patents

Dispositivo de esterilización y método de esterilización con el mismo Download PDF

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ES2935082T3 ES16855487T ES16855487T ES2935082T3 ES 2935082 T3 ES2935082 T3 ES 2935082T3 ES 16855487 T ES16855487 T ES 16855487T ES 16855487 T ES16855487 T ES 16855487T ES 2935082 T3 ES2935082 T3 ES 2935082T3
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Kenichi Higashiyama
Kenta TOMINAGA
Yuji Hirayama
Kazuki Yoshihara
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Abstract

Un dispositivo de esterilización que incluye: una unidad de radiación de oxígeno activo que irradia oxígeno activo; y una plataforma de irradiación sobre la que se monta un objetivo de esterilización. El dispositivo de esterilización se caracteriza porque la plataforma de irradiación satisface una o más de las siguientes condiciones: (A) tiene una estructura de bloqueo de oxígeno activo que está por encima, por debajo o al menos a un lado en dirección horizontal del objetivo de esterilización; (B) está hecho de resina y/o de un no metal; (C) está dispuesto en un espacio cerrado. Este dispositivo de esterilización demuestra una excelente actividad de esterilización y es adecuado para esterilizar, por ejemplo, recipientes para alimentos y bebidas, tapas para sellar las aberturas de recipientes, instrumentos médicos y alimentos y bebidas como verduras y carne. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de esterilización y método de esterilización con el mismo
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de esterilización. Más en particular, la presente invención se refiere a un aparato de esterilización, en el que se lleva a cabo un tratamiento de esterilización, mediante la irradiación de oxígeno reactivo y a un método de esterilización que utiliza el aparato.
Antecedentes de la técnica
En general, muchos aparatos utilizables en la esterilización de alimentos, medicamentos o similares están constituidos por un metal tal como acero inoxidable o aluminio, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión y la durabilidad.
Por ejemplo, en el aparato de esterilización de alimentos descrito en la Publicación de Patente 1, la esterilización se lleva a cabo permitiendo que un chorro de vapor a alta presión y alta temperatura, expulsado por una boquilla, penetre a través de unos orificios previamente abiertos, y la boquilla para expulsar el chorro de vapor está constituida por acero inoxidable.
En la Publicación de patente 2, cuando un alimento envuelto en el que un alimento llena, y está sellado herméticamente en, un recipiente, tal como una taza o un recipiente en forma de bolsa, es esterilizado térmicamente mediante microondas, se impulsa aire caliente y a presión desde un tubo hasta una caja exterior, fabricada con acero inoxidable, a una temperatura de 130° a 150 °C y aproximadamente 3000 hPa para llevar a cabo la irradiación con microondas del interior del alimento envuelto.
Por otro lado, los recipientes para alimentos o bebidas (productos alimenticios) o similares deben esterilizarse por los lados interno y externo de los mismos. Como método de esterilización convencional, se conocen métodos que utilizan peróxido de hidrógeno acuoso o un producto químico. Sin embargo, existen algunas desventajas en el sentido de que es probable que el peróxido de hidrógeno acuoso o el producto químico permanezca, por lo que se ha estudiado el desarrollo de técnicas sustitutivas.
Por ejemplo, la Publicación de patente 3 divulga un método que incluye generar un chorro de plasma usando descarga en un fluido, poner en contacto la superficie de un objeto con el chorro de plasma y llevar a cabo la esterilización (desinfección) mediante la transferencia de energía del chorro de plasma a las superficies. El chorro de plasma utilizado en esta publicación se genera por descarga eléctrica atmosférica en un gas de proceso que contiene oxígeno, preferentemente aire, y la tobera para irradiar este chorro de plasma también está fabricada con metal.
La Publicación de Patente 4 divulga un aparato de limpieza que comprende al menos una fuente de plasma diseñada para encender al menos un plasma en al menos un gas y generar al menos un gas reactivo.
La Publicación de patente 5 se refiere a un esterilizador desinfectante insecticida que utiliza plasma.
Referencias de la técnica relacionadas
Publicaciones de patente
Publicación de patente 1 Patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2014-97004
Publicación de patente 2 Patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2010-189034
Publicación de patente 3 Publicación de Patente japonesa no examinada n.° 2009-519799
Publicación de patente 4 solicitud de patente estadounidense n.° 2013/0319460
Publicación de patente 5 Publicación de Patente japonesa no examinada n.° 2008-237047
Sumario de la invención
Problemas que se desea resolver mediante la invención
En general, las especies reactivas de oxígeno (ROS) tal como el radical superóxido (•O2 '), el peróxido de hidrógeno (H2O2), o radical hidroxi (HO^) se producen principalmente a partir de moléculas de oxígeno o agua en el aire. Por ejemplo, se sabe que los radicales hidroxi se obtienen por reacción de las moléculas de agua con el plasma. Asimismo, estos oxígenos reactivos presentan una excelente acción de esterilización debido a su fuerte acción oxidante, y se considera que los mecanismos de los mismos son tales que los efectos de esterilización se presentan por la reacción de las bacterias existentes en la superficie basándose en la reactividad electrónica.
Sin embargo, en el método de esterilización de la Publicación de patente 3, la publicación de patente simplemente describe un método para mezclar una sustancia desinfectante en el gas de proceso de la fuente en la que se genera el chorro de plasma para mejorar los efectos (véase el párrafo [0025] de la Publicación de Patente 3), y se demandan técnicas adicionales.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de esterilización que tenga excelentes efectos de esterilización y un método de esterilización que utilice el aparato.
Medios para solucionar los problemas
En consecuencia, el primer aspecto de la presente invención proporciona un aparato de esterilización según la reivindicación 1. Así mismo, como se define en la reivindicación 6, un segundo aspecto de la presente invención proporciona un método de esterilización que utiliza el aparato de esterilización del primer aspecto de la invención.
Las realizaciones preferentes de la presente invención aparecen definidas en las reivindicaciones adjuntas.
Efectos de la invención
El aparato de esterilización de la presente invención presenta algunos efectos excelentes en cuanto a que los efectos de esterilización son excelentes. Asimismo, un producto químico o similar que se ha utilizado en la esterilización convencional no permanece porque la esterilización se realiza con un fluido, lo que conduce a simplificaciones de las etapas de procesamiento, por lo que la productividad se puede mejorar notablemente.
Breve descripción de los dibujos
[FIG. 1] La FIG. 1 es una vista esquemática que muestra una realización de una descripción general de un aparato de esterilización de la presente invención.
[FIG. 2] La FIG. 2 representa unas vistas esquemáticas de un aparato de esterilización A-1 que no forma parte de la invención pero es útil para su comprensión, y que son una vista lateral izquierda (vista superior izquierda), una vista en planta (vista inferior izquierda) y una vista frontal (vista derecha) de la plataforma de irradiación. La flecha en la figura muestra la dirección de avance de un objeto a esterilizar.
[FIG. 3] La FIG. 3 representa unas vistas esquemáticas de un aparato de esterilización A-2 que no forma parte de la invención pero es útil para su comprensión, y que son una vista lateral izquierda (vista superior izquierda), una vista en planta (vista inferior izquierda) y una vista frontal (vista derecha) de la plataforma de irradiación. La flecha en la figura muestra la dirección de avance de un objeto a esterilizar.
[FIG. 4] La FIG. 4 representa unas vistas esquemáticas de un aparato de esterilización A-3 que no forma parte de la invención pero es útil para su comprensión, y que son una vista lateral izquierda (vista superior izquierda), una vista plana (vista inferior izquierda) y una vista frontal (vista derecha) de la plataforma de irradiación. La flecha en la figura muestra la dirección de avance de un objeto a esterilizar.
[FIG. 5] La FIG. 5 representa unas vistas esquemáticas que muestran un aparato de esterilización de una realización A-4 de la presente invención, y que son una vista lateral izquierda (vista superior izquierda), una vista en planta (vista inferior izquierda) y una vista frontal (vista derecha) de la plataforma de irradiación. La flecha en la figura muestra la dirección de avance de un objeto a esterilizar.
[FIG. 6] La FIG. 6 representa unas vistas esquemáticas que muestran un aparato de esterilización de una realización A-5 de la presente invención, y que son una vista lateral izquierda (vista superior izquierda), una vista en planta (vista inferior izquierda) y una vista frontal (vista derecha) de la plataforma de irradiación. La flecha en la figura muestra la dirección de avance de un objeto a esterilizar.
[FIG. 7] La FIG. 7 representa unas vistas esquemáticas que muestran un aparato de esterilización de una realización A-6 de la presente invención, y que son una vista lateral izquierda (vista superior izquierda), una vista en planta (vista inferior izquierda) y una vista frontal (vista derecha) de la plataforma de irradiación. La flecha en la figura muestra la dirección de avance de un objeto a esterilizar.
[FIG. 8] La FIG. 8 es una vista esquemática que muestra un aparato de esterilización para utilizar con la presente invención.
[FIG. 9] La FIG. 9 es una vista esquemática que muestra un aparato de esterilización para utilizar con la presente invención.
[FIG. 10] La FIG. 10 es una vista esquemática que muestra una realización de una unidad utilizada en la etapa de envejecimiento.
[FIG. 11] La FIG. 11 es una vista esquemática que muestra una realización de una unidad utilizada en la etapa de envejecimiento.
[FIG. 12] La FIG. 12 es una vista esquemática que muestra sitios inoculados con bacterias dentro y fuera de una tapa de botella de resina utilizada en el Ejemplo de Prueba A-1.
[FIG. 13] La FIG. 13 es una vista esquemática que muestra sitios inoculados con bacterias en una tapa de botella de resina utilizada en el Ejemplo de Prueba A-1.
[FIG. 14] La FIG. 14 es una vista esquemática que muestra el estado de un lado interno de una tapa de botella de resina utilizada en el Ejemplo de Prueba B-1.
[FIG. 15] La FIG. 15 es una vista esquemática que muestra sitios inoculados con bacterias en una tapa de botella de resina utilizada en el Ejemplo de Prueba B-1 y el Ejemplo de Prueba C-1.
[FIG. 16] La FIG. 16 es un gráfico que muestra la relación entre el tiempo de envejecimiento y el valor de esterilización mientras se deja reposar en el Ejemplo de Prueba C-1.
Modos para llevar a cabo la invención
El aparato de esterilización descrito en el presente documento es un aparato de esterilización que comprende una unidad de irradiación de oxígeno reactivo para irradiar oxígeno reactivo y una plataforma de irradiación sobre la que se coloca un objeto a esterilizar, en donde la plataforma de irradiación satisface una o más condiciones seleccionadas entre:
(A) : tener una estructura protectora del oxígeno reactivo en al menos una dirección de un lado superior, un lado inferior, o una dirección horizontal del objeto a esterilizar;
(B) : estar fabricada con una resina y/o estar fabricada con un no metal; y
(C) : estar instalada en un espacio cerrado.
En lo sucesivo en el presente documento, el aparato de esterilización que satisface la condición (A) se explicará como la realización A, el aparato de esterilización que satisface la condición (B) se explicará como la realización B, y el aparato de esterilización que satisface la condición (C) se explicará como la realización C. En este caso, en la presente invención, el término "estéril" o "esterilización" significa la rotura de cuerpos vivos de microbios o la eliminación de los mismos de las superficies que se van a esterilizar, lo que, por ejemplo, incluye desinfección, esterilización o filtración estéril.
Realización A
Se sabe que la reacción electrónica de las especies de oxígeno reactivo es transitoria, desapareciendo instantáneamente en la superficie de un objeto a esterilizar. En vista de lo anterior, como resultado de diversos estudios sobre el sustento de oxígeno reactivo para aumentar adicionalmente los efectos de la esterilización, los presentes inventores han descubierto sorprendentemente que las acciones de esterilización por oxígeno reactivo aumentan notablemente al disponer una estructura protectora particular en una plataforma de irradiación, para controlar el oxígeno reactivo irradiado sobre el objeto a esterilizar, de modo que se difunda naturalmente mientras se mantiene la misma cantidad de oxígeno reactivo irradiado, perfeccionando con ello la presente invención de la realización A.
En el aparato de esterilización de la realización A, de conformidad con la invención, se dispone una estructura protectora particular sobre una plataforma de irradiación en la que se coloca un objeto a esterilizar. Las razones por las que los efectos de esterilización aumentan al instalar una estructura protectora no pueden explicarse incondicionalmente, pero se supone que son las siguientes. Aunque las acciones oxidantes del oxígeno reactivo desaparecen instantáneamente, en la presente invención, la difusión del oxígeno reactivo está controlada por la estructura protectora, para que el vapor que permanece sin reaccionar durante la generación del oxígeno reactivo a partir del plasma pueda controlarse simultáneamente para que no se difunda, por lo que el vapor o la condensación formada por el vapor contendrán cantidades aún mayores de oxígeno reactivo por unidad de volumen, lo que a su vez aumenta la cantidad de oxígeno reactivo retenido por unidad de volumen, aumentando así notablemente los efectos de esterilización. Sin embargo, estos supuestos no limitan la presente invención a los mismos.
El aparato de esterilización de la realización A incluye, de conformidad con la invención, aparatos de las realizaciones A-4 a A-6, dependiendo de las posiciones en las que esté dispuesta la estructura protectora del oxígeno reactivo. Las realizaciones A-1, A-2, y A-3 no están cubiertas por la invención pero son útiles para su comprensión.
Realización A-1: Un aparato de esterilización que comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo que está dispuesta en un lado superior de un objeto a esterilizar;
Realización A-2: Un aparato de esterilización que comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo que está dispuesta en una dirección horizontal de un objeto a esterilizar;
Realización A-3: Un aparato de esterilización que comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo que está dispuesta en un lado inferior de un objeto a esterilizar;
Realización A-4: Un aparato de esterilización que comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo que está dispuesta en un lado inferior y en una dirección horizontal de un objeto a esterilizar;
Realización A-5: Un aparato de esterilización que comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo que está dispuesta en un lado superior y en una dirección horizontal de un objeto a esterilizar; y
Realización A-6: Un aparato de esterilización que comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo que está dispuesta en la totalidad de un lado superior, un lado inferior y una dirección horizontal de un objeto a esterilizar.
Los aparatos de esterilización de las realizaciones A-1 a A-6 mencionadas anteriormente son los mismos en otros elementos constituyentes excepto por una diferencia en las estructuras de las plataformas de irradiación, lo que se explicará más específicamente con relación a las Figs. 1 a 7. En este caso, la FIG. 1 es un ejemplo de una vista general del aparato de esterilización de la realización A; la presente invención no se limita a las realizaciones A-4 a A-6 descritas en el presente documento, sino que puede adoptar otras diversas formas sin salirse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Las FIGS. 2 a 7 muestran estructuras detalladas de las plataformas de irradiación de las realizaciones A-1 a A-6.
Como se muestra en la FIG. 1, un aparato de esterilización de la realización A comprende cada una de las unidades de: una unidad A-1 de entrada para corriente alterna, una unidad A-2 de alta tensión, una unidad A-3 de entrada para el flujo de gas, una boquilla A-4, una unidad A-5 de refrigeración de la boquilla, una unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor a la boquilla, una unidad A-7 de entrada para el flujo de agua a la unidad de entrada para el flujo de vapor y una plataforma A-8 de irradiación, y una estructura protectora A-9 que está dispuesta en la plataforma A-8 de irradiación.
La unidad de entrada A-1 para corriente alterna es una fuente de generación de cargas eléctricas de descarga de plasma. La corriente alterna a suministrar no está particularmente limitada, y la corriente alterna incluye, por ejemplo, las generadas a una frecuencia de 10 a 15 kHz y una tensión de 200 a 500 V aproximadamente, que se puede fijar adecuadamente de conformidad con las técnicas conocidas. El nivel de amperios de la corriente alterna no está particularmente limitado, y se puede ajustar el nivel adecuadamente dependiendo de las especificaciones del dispositivo de entrada; por ejemplo, se puede utilizar una corriente alterna de 11 A. En una realización A que no forma parte de la invención, se puede utilizar una corriente directa en lugar de la corriente alterna, pero en la invención se utiliza corriente alterna porque se prefiere con vistas al ajuste de la tensión.
La unidad de alta tensión A-2 es un dispositivo que está conectado con la unidad de entrada A-1 para corriente alterna y aumenta la tensión de la corriente alterna suministrada desde la unidad A-1, y cualquier dispositivo que sea capaz de aumentar la tensión puede ser utilizado sin problemas particulares. Adicionalmente, la unidad de alta tensión puede integrarse con la unidad A-1. El aumento de tensión no está particularmente limitado y puede ser, por ejemplo, de 10 a 30 kV aproximadamente.
La unidad A-3 de entrada para flujo de gas es un dispositivo para la entrada de flujos de gas de diversos gases tanto a una boquilla A-4 como a una unidad A-6 de entrada para flujo de vapor, y se puede utilizar un dispositivo de entrada conocido para flujo de gas.
Específicamente, se permite que un gas portador para generar plasma fluya hasta una boquilla A-4. Como gas portador, se puede utilizar aire, oxígeno, nitrógeno, argón, helio y mezclas de los mismos, entre los cuales es preferible utilizar dos tipos de aire y oxígeno. El caudal del gas portador no se fija incondicionalmente, dependiendo del tamaño, forma, o similar de la boquilla A-4. Por ejemplo, una realización incluye permitir que el aire fluya a una velocidad de 6 l/min y que el oxígeno fluya a una velocidad de 3 l/min.
El aire necesario para mezclar con el vapor cuando se produce oxígeno reactivo a partir del plasma se deja fluir hasta la unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor. Al utilizar un gas que contiene agua en el que el vapor se mezcla con el aire, se acelera la mezcla del plasma y el vapor, de modo que se pueden producir eficazmente radicales hidroxi a partir del vapor. El caudal de aire a la unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor es el mismo que el caudal del gas que contiene agua a la boquilla A-4. Por ejemplo, se ejemplifica una realización que permite que el aire fluya a un caudal de 3 l/min. En este caso, el aire, como se usa en el presente documento, se refiere a un gas cuya humedad relativa es del 0 % al 10 % en volumen aproximadamente a 20 °C.
La boquilla A-4 es un dispositivo para irradiar el oxígeno reactivo obtenido al generar plasma, también conocida como unidad de irradiación de oxígeno reactivo. El dispositivo comprende un electrodo interno y un electrodo externo, y se aplica una tensión elevada entre ambos electrodos de la unidad A-2 de alta tensión, pudiendo formar de este modo un campo eléctrico aún mayor. Adicionalmente, el electrodo interno puede estar conectado con una bobina, de modo que se puede formar un campo eléctrico aún mayor. La forma, el tamaño o similares de la bobina se pueden ajustar de conformidad con el conocimiento técnico común de un experto en la materia.
Adicionalmente, el dispositivo comprende un puerto de entrada de gas y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo, en donde el puerto de entrada de gas existe en un extremo de un lado opuesto a una parte de extremo en la que existe la entrada de irradiación de oxígeno reactivo. Así mismo, el puerto de entrada de gas está conectado con una tubería de la unidad de entrada A-3 para el flujo de gas, en donde el plasma se produce haciendo pasar un gas portador a través del campo eléctrico generado como se ha mencionado anteriormente. Dado que el plasma producido como se ha descrito anteriormente también es un fluido, el plasma también puede denominarse chorro de plasma. Por otro lado, el puerto de irradiación de oxígeno reactivo tiene una estructura tubular o una estructura cónica que se estrecha hacia una abertura de descarga y está conectada con una tubería para permitir que un gas que contiene agua fluya desde la unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor por cualquiera de las partes antes de llegar a la abertura de descarga, en la que se producirá un oxígeno reactivo mediante una reacción con el plasma producido anteriormente, y se irradiará desde la abertura de descarga del puerto de irradiación de oxígeno reactivo.
La boquilla A-4 no está particularmente limitada en forma o tamaño, siempre que la boquilla tenga la constitución anterior. Por ejemplo, se ejemplifica una estructura que comprende un puerto de entrada de gas, dispuesto en un extremo superior de una estructura cilíndrica, y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo que tiene una estructura tubular cuyo diámetro es menor que el diámetro del aparato en un extremo inferior del mismo. La estructura cilíndrica puede formar una estructura a capas y, por ejemplo, se ejemplifica una estructura en la que se forma una bobina en los alrededores del tubo a través del cual pasa un gas portador y, opcionalmente, se forma una capa de un material aislante en los alrededores de la bobina. El tubo no está particularmente limitado, siempre que el tubo sea un material electroconductor y se puedan utilizar materiales conocidos en la técnica. Adicionalmente, el material aislante no está particularmente limitado y se puede usar un material aislante conocido en la técnica.
La unidad A-5 de refrigeración de la boquilla es un dispositivo para permitir que fluya agua de refrigeración a la boquilla A-4, y se puede utilizar un dispositivo conocido para el flujo de agua de refrigeración. Dado que la boquilla A-4 genera calor al aplicar alta tensión, es preferible enfriar la boquilla. Como agua de refrigeración, se utiliza preferentemente agua a una temperatura de, por ejemplo, 5 °C aproximadamente y el agua de refrigeración puede circular entre la boquilla A-4 y la unidad A-5 de refrigeración. El caudal del agua de refrigeración se puede ajustar correctamente para que la temperatura de la superficie de la boquilla A-4 se controle a 25 °C o menos. En este caso, la temperatura de la superficie de la boquilla A-4 se puede medir con un termómetro de contacto.
La unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor a la boquilla es un dispositivo que permite que un gas que contiene agua fluya hasta la boquilla A-4, y la unidad de entrada está conectada a un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla A-4 según se ha mencionado anteriormente. Cuando se hace fluir el gas que contiene agua, en primer lugar, se calienta el agua de una unidad A-7 de entrada para el flujo de agua, con unos cables calefactores eléctricos instalados en la misma, para producir vapor y se deja fluir una mezcla del vapor con el aire desde la unidad A-3 de entrada para que el flujo de gas fluya hasta la boquilla A-4 como un gas que contiene agua. En este caso, la unidad de entrada A-7 para flujo de agua puede integrarse con la unidad de entrada A-6 para flujo de vapor. La temperatura de calentamiento de los cables calefactores eléctricos se puede ajustar adecuadamente según el caudal de agua y, que está ejemplificada por, por ejemplo, 300 °C. También, se puede ajustar el caudal de agua de la unidad A-7 de entrada para el flujo de agua dependiendo de la cantidad de vapor necesaria para producir el oxígeno reactivo. En la presente invención, el caudal de agua es preferentemente de 0,5 ml/min o más, y más preferentemente de 1,0 ml/min o más, con vistas a obtener un contenido de agua en el gas reactivo que contiene oxígeno en una cantidad igual o mayor que el vapor saturado. Adicionalmente, aunque el límite superior no está particularmente establecido, el caudal de agua es preferentemente de 6 ml/min o menos, y más preferentemente de 5 ml/min o menos. El vapor así obtenido se mezcla con el aire que se deja fluir desde la unidad A-3 de entrada para el flujo de gas en una relación en volumen (vapor/aire) de 0,2 a 2,5 aproximadamente, y se deja fluir el aire que contiene agua hasta un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla A-4. La relación en volumen de la mezcla entre el vapor y el aire puede modificarse haciendo fluctuar el caudal de agua, y puede aumentarse la cantidad de vapor contenido en el aire que contiene agua aumentando el caudal de agua. Algunos ejemplos de la relación en volumen de la mezcla entre el chorro de plasma producido en la boquilla A-4 y el gas que contiene agua que se deja fluir desde la unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor [chorro de plasma/gas que contiene agua] incluyen de 0,8 a 2,6.
La plataforma de irradiación A-8, sobre la que se coloca un objeto a esterilizar no está particularmente limitada siempre que se pueda colocar el objeto a esterilizar, y varía solo en las ubicaciones en las que se dispone una estructura A-9 protectora del oxígeno reactivo. En la presente invención, la plataforma de irradiación está dispuesta sobre un raíl de transporte. Adicionalmente, es preferible que el objeto pueda colocarse a una temperatura igual o inferior a la temperatura normal (40 °C), con vista a permitir que los radicales hidroxi no se descompongan debido a las altas temperaturas.
La estructura A-9 protectora del oxígeno reactivo (denominada simplemente estructura protectora) está dispuesta según se define en la reivindicación 1, y la estructura protectora puede tener una forma que pueda inhibir la difusión natural del oxígeno reactivo. La estructura protectora de cada realización se explicará usando las FIGS. 2 a 7.
En la realización de la FIG. 2 (realización A-1), que no forma parte de la presente invención pero es útil para su comprensión, se coloca una estructura protectora en un lado superior de los objetos a esterilizar. Específicamente, por ejemplo, se coloca o conecta una estructura protectora cerca de una abertura de descarga de un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla A-4, en el que se puede disponer una placa protectora en forma de placa que tiene un orificio pasante que constituye un paso para el oxígeno reactivo. El tamaño de la placa protectora se puede ajustar adecuadamente dependiendo del tamaño del objeto a esterilizar. Es preferible que el tamaño sea tal que, por ejemplo, cuando un objeto a esterilizar está colocado en una plataforma de irradiación, la placa protectora tenga un área igual o mayor que un área de la misma proyectada desde un lado superior, con vistas a confinar el gas de esterilización en un espacio tan pequeño como sea posible y aumentar una cantidad existente de gas de esterilización por unidad de volumen. Adicionalmente, el tamaño diferirá dependiendo de si la esterilización se lleva a cabo de acuerdo con un proceso por lotes o un proceso continuo, y, por ejemplo, en un aparato para la esterilización según un proceso continuo mientras se transporta en una dirección, puede fijarse adecuadamente según una técnica conocida para cubrir una superficie superior de un objeto a esterilizar a lo largo de la dirección de avance. En este caso, el espesor no está particularmente limitado. Asimismo, es preferible que el tamaño del orificio sea el mismo que el de una abertura de descarga de un puerto de irradiación de oxígeno reactivo, con vistas a confinar un gas de esterilización en el menor espacio posible y aumentar la cantidad existente de gas de esterilización por unidad de volumen.
En la realización de la FIG. 3 (realización A-2), que no forma parte de la presente invención pero es útil para su comprensión, se coloca una estructura protectora en una dirección horizontal, es decir, una dirección de la superficie lateral, con respecto a un objeto a esterilizar. En este caso, la dirección horizontal diferirá dependiendo de si la esterilización se lleva a cabo en un proceso por lotes o en un proceso continuo, y en el caso de un proceso por lotes, la dirección horizontal significa una dirección para rodear una parte o la totalidad de los alrededores que son las superficies laterales de un objeto a esterilizar, y en el caso de un proceso continuo, la dirección horizontal significa una superficie de pared que protege continuamente las superficies laterales que se extienden en la dirección de avance. Específicamente, por ejemplo, cuando un objeto a esterilizar es esterilizado continuamente, se coloca o se conecta una pared protectora en forma de placa a un lado de la plataforma de irradiación, preferentemente a ambos lados, a lo largo de la dirección del progreso. El tamaño de la pared protectora no puede determinarse incondicionalmente, sino que depende del tamaño del objeto a esterilizar, y es preferible que el tamaño sea tal que cuando un objeto a esterilizar está colocado en una plataforma de irradiación, la pared protectora tenga un área igual o mayor que un área de la misma proyectada desde una superficie lateral, con vistas a confinar el gas de esterilización en un espacio lo más pequeño posible y aumentar la cantidad existente de gas de esterilización por unidad de volumen, y la pared tenga una altura mayor que la altura de un objeto a esterilizar, y preferentemente tenga una altura de 1 a 2 veces la altura de un objeto a esterilizar. En este caso, el espesor no está particularmente limitado.
En la realización de la FIG. 4 (realización A-3), que no forma parte de la presente invención pero es útil para su comprensión, se coloca una estructura protectora en un lado inferior de los objetos a esterilizar. Específicamente, por ejemplo, se coloca o se conecta una placa protectora en forma de placa en un lado inferior de la plataforma de irradiación sobre la que se coloca un objeto a esterilizar. El tamaño de la placa protectora no puede determinarse incondicionalmente, sino que depende del tamaño del objeto a esterilizar, y es preferible que el tamaño sea tal que la placa protectora tenga un tamaño en el que se pueda colocar un objeto a esterilizar, con vistas a confinar un gas de esterilización en el menor espacio posible y aumentar la cantidad existente de gas de esterilización por unidad de volumen. Por ejemplo, la placa protectora se puede fijar adecuadamente de conformidad con un método conocido de modo que se pueda cubrir un lado inferior de una cinta transportadora sobre la que se coloca un objeto a esterilizar. En este caso, el espesor no está particularmente limitado.
En la realización de la presente invención de la FIG. 5 (realización A-4), se coloca una estructura protectora en un lado inferior y en una dirección horizontal con respecto a un objeto a esterilizar. Específicamente, la estructura protectora es una estructura en la que se combinan las estructuras protectoras de la realización A-2 y la realización A-3, y esas estructuras pueden estar conectadas. Por ejemplo, como queda claro a partir de una vista frontal de la FIG. 5, la estructura protectora puede adoptar una estructura que rodee el objeto excepto por una abertura que está situada en un lado superior, y que puede ser una estructura dentada o una estructura en forma de ranuras. En la estructura anterior, los efectos de esterilización se mejoran notablemente porque el sustento del oxígeno reactivo es aún mayor.
En la realización de la presente invención de la FIG. 6 (realización A-5), se coloca una estructura protectora en un lado superior y en una dirección horizontal con respecto a un objeto a esterilizar. Específicamente, la estructura protectora es una estructura en la que se combinan las estructuras protectoras de la realización A-1 y la realización A-2, y esas estructuras pueden estar conectadas. Por ejemplo, como queda claro a partir de una vista frontal de la FIG. 6, la estructura protectora puede constituir una estructura que rodea el objeto, excepto que una abertura está situada en un lado inferior, y que puede ser una estructura similar a una cubierta o una estructura en forma de cúpula. En la estructura anterior, los efectos de esterilización se mejoran notablemente porque se inhibe la difusión de oxígeno reactivo al exterior.
En la realización de la presente invención de la FIG. 7 (realización A-6), se coloca una estructura protectora en cada uno de un lado superior, un lado inferior y una dirección horizontal de un objeto a esterilizar. Específicamente, la estructura protectora es una estructura en la que se combinan las estructuras protectoras de la realización A-1, la realización A-2 y la realización A-3, y esas estructuras pueden estar conectadas. Por ejemplo, como queda claro a partir de una vista frontal de la FIG. 7, la estructura protectora puede constituir una estructura que rodea todo el entorno del objeto con la estructura protectora, y que incluye estructuras tales como una caja con cubierta. En esta estructura se mejoran notablemente los efectos de esterilización porque se inhibe la difusión de oxígeno reactivo al exterior.
La estructura protectora se fija como se ha descrito anteriormente, y en la realización A es preferible que la estructura protectora esté fabricada con una resina y/o con un material no metálico, con vistas a mejorar aún más los efectos de la esterilización. En este caso, la cuestión de que la estructura protectora esté fabricada con una resina y/o con un no metal pretende abarcar no solo el caso en el que toda la estructura protectora esté constituida por una resina o un no metal, o una resina y un no metal, sino también un caso en el que una parte de la estructura protectora esté constituida por una resina o un no metal, o una resina y un no metal, y un caso en el que la superficie de la estructura protectora esté cubierta con una resina o un no metal, o una resina y un no metal. La resina no está particularmente limitada siempre que la resina sea una resina conocida y la resina sea preferentemente, por ejemplo, resinas olefínicas tales como polietileno (PE), polipropileno (PP) y copolímeros de etileno-propileno; copolímeros que tengan etileno como componente monomérico, tales como copolímeros de etileno-acetato de vinilo (EVA), resinas de ionómero, copolímeros de ácido etileno-(met)acrílico, copolímeros de éster de etileno-(met)acrilato (aleatorios, alternados); poliésteres, tales como tereftalato de polietileno (PET), naftalato de polietileno (PEN) y tereftalato de polibutileno (PBT); resinas acrílicas; cloruro de polivinilo (PVC); poliuretanos; policarbonatos; sulfuro de polifenileno (PPS); resinas a base de amida tales como poliamidas (nylon) y poliamidas totalmente aromáticas (aramida); poliéter-éter-cetona (PEEK); poliimidas; polieterimida; cloruro de polivinilideno; copolímeros de ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno); resinas a base de celulosa; resina de silicona; fluororesinas y similares. Adicionalmente, el no metal incluye cerámica y similares.
En este caso, el aparato de esterilización utilizable en la realización A puede comprender además otras unidades, aparte de las unidades mencionadas anteriormente. Adicionalmente, se puede combinar con una cámara conocida.
De este modo, el oxígeno reactivo se irradia a una plataforma que comprende una particular estructura protectora del oxígeno reactivo y, por lo tanto, los radicales hidroxi se retienen más, lo que a su vez permite mostrar una excelente actividad de esterilización. Asimismo, dado que el oxígeno reactivo es un fluido, incluso se puede esterilizar un objeto estructurado tridimensionalmente, presentando algunos efectos excelentes en cuanto a que no quedan residuos en los bordes o esquinas.
Realización B
Como resultado de diversos estudios para aumentar aún más los efectos de esterilización del oxígeno reactivo, los presentes inventores han descubierto por primera vez que los efectos de la esterilización varían dependiendo del material superficial en el que están presentes las bacterias, y con ello se ha perfeccionado la realización B.
En general, los metales tales como el acero inoxidable y el aluminio tienen alta resistencia a la corrosión y durabilidad, de modo que se usan ampliamente como materiales constituyentes para un aparato de esterilización. Por otro lado, los efectos de esterilización del oxígeno reactivo se basan en su fuerza oxidante, de modo que los presentes inventores han estudiado intensamente para poder presentar unos efectos de esterilización máximos. Como resultado, han descubierto que la reducción de los efectos de la esterilización se inhibe si no se permite que el oxígeno reactivo pierda la fuerza oxidante debido al ambiente circundante. Específicamente, en un aparato de esterilización de una realización específica de la realización B, para utilizar con la presente invención, también se puede inhibir la reacción de oxidación de la propia plataforma de irradiación proporcionando además una plataforma fabricada con una resina y/o un no metal, sobre la que se coloca al menos un objeto a esterilizar, de modo que se supone que gran parte del oxígeno reactivo irradiado reacciona mientras mantiene la fuerza oxidante.
El oxígeno reactivo de la realización B no está particularmente limitado y, por ejemplo, se puede utilizar oxígeno reactivo obtenido mediante la generación de plasma utilizando corriente alterna y la generación de oxígeno reactivo a partir del plasma obtenido.
El aparato de esterilización de la realización B se explicará en detalle a continuación sobre la base de la FIG. 8. En este caso, el aparato de esterilización mostrado en la FIG. 8 es un aparato de esterilización de cámara, que comprende una cámara, y que es meramente una realización de la presente invención, sin pretender limitar la presente invención al mismo.
Como se muestra en la FIG. 8, el aparato de esterilización de cámara de la realización B comprende cada una de las unidades de: una unidad B-1 de entrada para corriente alterna, una unidad B-2 de alta tensión, una unidad B-3 de entrada para el flujo de gas, una boquilla B-4, una unidad B-5 de refrigeración de la boquilla, una unidad B-6 de entrada para el flujo de vapor a la boquilla, una unidad B-7 de entrada para flujo de agua a la unidad de entrada para flujo de vapor y una plataforma B-8 de irradiación sobre la que se coloca un objeto a esterilizar, y una cámara B-9.
La unidad de entrada B-1 para corriente alterna es una fuente de generación de cargas eléctricas de descarga de plasma. La corriente alterna a suministrar no está particularmente limitada, y la corriente alterna incluye, por ejemplo, las generadas a una frecuencia de 10 a 15 kHz y una tensión de 200 a 500 V aproximadamente, que se puede fijar adecuadamente de conformidad con las técnicas conocidas. El nivel de amperios de la corriente alterna no está particularmente limitado, y se puede ajustar el nivel adecuadamente dependiendo de las especificaciones del dispositivo de entrada; por ejemplo, se puede utilizar una corriente alterna de 11 A. En este caso, en otra realización específica de la realización B que no forma parte de la presente invención, se puede utilizar una corriente continua en lugar de la corriente alterna, pero en la realización específica de la realización B para utilizar con la presente invención, se utiliza corriente alterna porque se prefiere con vistas al ajuste de la tensión.
La unidad de alta tensión B-2 es un dispositivo que está conectado con la unidad de entrada B-1 para corriente alterna, y aumenta la tensión de la corriente alterna suministrada desde la unidad B-1, y cualquiera de los dispositivos que son capaces de aumentar las tensiones se pueden utilizar sin problemas particulares. Adicionalmente, la unidad de alta tensión puede integrarse con la unidad B-1. El aumento de tensión no está particularmente limitado y puede ser, por ejemplo, de 10 a 30 kV aproximadamente.
La unidad B-3 de entrada para flujo de gas es un dispositivo para la entrada de flujos de gas de diversos gases tanto a una boquilla B-4 como a una unidad B-6 de entrada para flujo de vapor, y se puede utilizar un dispositivo de entrada conocido para flujo de gas.
Específicamente, se permite que un gas portador para generar plasma fluya hasta una boquilla B-4. Como gas portador, se puede utilizar aire, oxígeno, nitrógeno, argón, helio y mezclas de los mismos, entre los cuales es preferible utilizar dos tipos de aire y oxígeno. El caudal del gas portador no se fija incondicionalmente, dependiendo del tamaño, forma, o similar de la boquilla B-4. Por ejemplo, una realización incluye permitir que el aire fluya a una velocidad de 6 l/min y que el oxígeno fluya a una velocidad de 3 l/min.
El aire necesario para mezclar con el vapor cuando se produce oxígeno reactivo a partir del plasma se deja fluir hasta la unidad B-6 de entrada para el flujo de vapor. Al utilizar un gas que contiene agua en el que el vapor se mezcla con el aire, se acelera la mezcla del plasma y el vapor, de modo que se pueden producir eficazmente radicales hidroxi a partir del vapor. El caudal de aire a la unidad B-6 de entrada para el flujo de vapor es el mismo que el caudal del gas que contiene agua a la boquilla B-4. Por ejemplo, se ejemplifica una realización que permite que el aire fluya a un caudal de 3 l/min. En este caso, el aire, como se usa en el presente documento, se refiere a un gas cuya humedad relativa es del 0 % al 10 % en volumen aproximadamente a 20 °C.
La boquilla B-4 es un dispositivo para la irradiación de oxígeno reactivo obtenido mediante la generación de plasma, y también se denomina unidad de irradiación de oxígeno reactivo. El dispositivo comprende un electrodo interno y un electrodo externo, y se aplica una tensión elevada entre ambos electrodos de la unidad de alta tensión B-2, de modo que es posible generar. Adicionalmente, el electrodo interno puede estar conectado con una bobina, de modo que se puede formar un campo eléctrico aún mayor. La forma, el tamaño o similares de la bobina se pueden ajustar de conformidad con el conocimiento técnico común de un experto en la materia.
Adicionalmente, el dispositivo comprende un puerto de entrada de gas y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo, en donde el puerto de entrada de gas existe en un extremo de un lado opuesto a una parte de extremo en la que existe la entrada de irradiación de oxígeno reactivo. Así mismo, el puerto de entrada de gas está conectado con una tubería de la unidad de entrada B-3 para el flujo de gas, en donde el plasma se produce haciendo pasar un gas portador a través del campo eléctrico generado como se ha mencionado anteriormente. Dado que el plasma producido como se ha descrito anteriormente también es un fluido, el plasma también puede denominarse chorro de plasma. Por otro lado, el puerto de irradiación de oxígeno reactivo tiene una estructura tubular o una estructura cónica que se estrecha hacia una abertura de descarga y está conectada con una tubería para permitir que un gas que contiene agua fluya desde la unidad B-6 de entrada para el flujo de vapor por cualquiera de las partes antes de llegar a la abertura de descarga, en la que se producirá un oxígeno reactivo mediante una reacción con el plasma producido anteriormente, y se irradiará desde la abertura de descarga del puerto de irradiación de oxígeno reactivo.
La boquilla B-4 no está particularmente limitada en forma o tamaño, siempre que la boquilla comprenda las partes anteriores. Por ejemplo, se ejemplifica una estructura que comprende un puerto de entrada de gas, dispuesto en un extremo superior de una estructura cilíndrica, y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo que tiene una estructura tubular cuyo diámetro es menor que el diámetro del aparato en un extremo inferior del mismo. La estructura cilíndrica puede formar una estructura a capas y, por ejemplo, se ejemplifica una estructura en la que se forma una bobina en los alrededores del tubo a través del cual pasa un gas portador y, opcionalmente, se forma una capa de un material aislante en los alrededores de la bobina. El tubo no está particularmente limitado, siempre que el tubo sea un material electroconductor y se puedan utilizar materiales conocidos en la técnica. Adicionalmente, el material aislante no está particularmente limitado y se puede usar un material aislante conocido en la técnica.
La unidad B-5 de refrigeración de la boquilla es un dispositivo para permitir que fluya agua de refrigeración a la boquilla B-4, y se puede utilizar un dispositivo conocido para el flujo de agua de refrigeración. Dado que la boquilla B-4 genera calor al aplicar alta tensión, es preferible enfriar la boquilla. Como agua de refrigeración, se utilizan preferentemente aguas a temperaturas de, por ejemplo, 5 °C aproximadamente y el agua de refrigeración puede circular entre la boquilla B-4 y la unidad B-5 de refrigeración. El caudal del agua de refrigeración se puede ajustar correctamente para que la temperatura de la superficie de la boquilla B-4 se controle a 25 °C o menos. En este caso, la temperatura de la superficie de la boquilla B-4 se puede medir con un termómetro de contacto.
La unidad B-6 de entrada para el flujo de vapor a la boquilla es un dispositivo que permite que un gas que contiene agua fluya hasta la boquilla B-4, y la unidad de entrada está conectada a un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla B-4 según se ha mencionado anteriormente. Cuando se hace fluir el gas que contiene agua, en primer lugar, se calienta el agua de una unidad B-7 de entrada para el flujo de agua con cables calefactores eléctricos instalados en la misma para producir vapor, y se deja fluir una mezcla del vapor con aire desde la unidad B-3 de entrada para que un flujo de gas fluya hacia la boquilla B-4 como un gas que contiene agua. En este caso, la unidad de entrada B-7 para flujo de agua puede integrarse con la unidad de entrada B-6 para flujo de vapor. La temperatura de calentamiento de los cables calefactores eléctricos se puede ajustar adecuadamente según el caudal de agua y, que está ejemplificada por, por ejemplo, 300 °C. También, se puede ajustar el caudal de agua de la unidad B-7 de entrada para el flujo de agua dependiendo de la cantidad de vapor necesaria para producir el oxígeno reactivo. En la realización B, el caudal de agua es preferentemente de 0,5 ml/min o más, y más preferentemente de 1,0 ml/min o más, con vistas a obtener un contenido de agua en el gas reactivo que contiene oxígeno en una cantidad igual o mayor que el vapor saturado. Adicionalmente, aunque el límite superior no está particularmente establecido, el caudal de agua es preferentemente de 6 ml/min o menos, y más preferentemente de 5 ml/min o menos. El vapor así obtenido se mezcla con el aire que se deja fluir desde la unidad B-3 de entrada para el flujo de gas en una relación en volumen (vapor/aire) de 0,2 a 2,5 aproximadamente, y se deja fluir el aire que contiene agua hasta un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla B-4. La relación en volumen de la mezcla de vapor con aire puede modificarse haciendo fluctuar el caudal de agua mencionado anteriormente, y la cantidad de vapor contenido en el aire que contiene agua puede aumentarse aumentando el caudal de agua. Algunos ejemplos de la relación en volumen de mezcla del chorro de plasma producido en la boquilla B-4 al gas que contiene agua desde la unidad de entrada B-6 para el flujo de vapor [chorro de plasma/gas que contiene agua] incluyen de 0,8 a 2,6.
La realización específica de la realización B para utilizar con la presente invención tiene la característica de que una plataforma B-8 de irradiación sobre la que se coloca un objeto a esterilizar está fabricada con una resina y/o con un material no metálico. En este caso, el hecho de que la plataforma de irradiación esté fabricada con una resina y/o con un no metal pretende abarcar no solo el caso en el que toda la plataforma de irradiación esté constituida por una resina o un no metal, o una resina y un no metal, sino también un caso en el que una parte de la plataforma de irradiación esté constituida por una resina o un no metal, o por una resina y un no metal, y un caso en el que la superficie de la plataforma de irradiación esté cubierta con una resina o un no metal, o con una resina y un no metal. La resina no está particularmente limitada siempre que la resina sea una resina conocida y la resina sea preferentemente, por ejemplo, preferentemente una resina que tenga resistencia al ozono. Los ejemplos específicos incluyen resinas olefínicas tales como polietileno (PE), copolímeros de polipropileno (PP) y etilenopropileno; copolímeros que tengan etileno como componente monomérico, tales como copolímeros de etileno-acetato de vinilo (EVA), resinas de ionómero, copolímeros de ácido etileno-(met)acrílico, copolímeros de éster de etileno-(met)acrilato (aleatorios, alternados); poliésteres, tales como tereftalato de polietileno (PET), naftalato de polietileno (PEN) y tereftalato de polibutileno (PBT); resinas acrílicas; cloruro de polivinilo (PVC); poliuretanos; policarbonatos; sulfuro de polifenileno (PPS); resinas a base de amida tales como poliamidas (nylon) y poliamidas totalmente aromáticas (aramida); poliéter-éter-cetona (PEEK); poliimidas; polieterimida; cloruro de polivinilideno; copolímeros de ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno); resinas a base de celulosa; resina de silicona; fluororesinas y similares. Adicionalmente, el no metal incluye cerámica y similares. En la presente invención, la resina y el no metal anteriores pueden utilizarse en otras unidades, entre las cuales se prefiere una boquilla B-4 que tenga una parte fabricada con una resina y/o fabricada con un no metal.
La temperatura de la plataforma de irradiación no está particularmente limitada, siempre que se pueda colocar el objeto a esterilizar, y es preferible que el objeto se pueda colocar a una temperatura igual o inferior a la temperatura normal (40 °C), con vista a permitir que los radicales hidroxi no se descompongan debido a las altas temperaturas.
La cámara B-9 puede adoptar una realización que comprenda en su interior al menos una boquilla B-4 y una plataforma B-8 de irradiación de las unidades anteriores, y el tamaño y la estructura de las mismas pueden fijarse adecuadamente dependiendo del objeto a esterilizar. Adicionalmente, es preferible que el miembro constitutivo de la cámara esté fabricado total o parcialmente con una resina y/o con un no metal, de la misma manera que en la plataforma de irradiación, con vistas a la pérdida de fuerza oxidante debido a la reacción con radicales hidroxi. La temperatura dentro de la cámara no está fijada en particular y la temperatura es, por ejemplo, de 2 °C a 40 °C.
En este caso, el aparato de esterilización utilizable en la realización B puede comprender además otras unidades aparte de las unidades mencionadas anteriormente. Ejemplos de otras unidades incluyen paredes de protección para prevenir la difusión de oxígeno reactivo y similares.
De este modo, se irradia oxígeno reactivo desde el aparato de esterilización de cámara, de la realización específica para utilizar con la presente invención, hasta una plataforma de irradiación fabricada con una resina y/o fabricada con un no metal, de modo que se reduce la pérdida de fuerza oxidante, lo que a su vez permite mostrar una excelente actividad de esterilización. Asimismo, dado que el oxígeno reactivo es un fluido, incluso se puede esterilizar un objeto estructurado tridimensionalmente, presentando algunos efectos excelentes en cuanto a que los residuos no permanezcan en los bordes o esquinas.
Realización C
El aparato de esterilización de la realización C tiene la característica de que la plataforma de irradiación se coloca dentro de un espacio cerrado. Si bien el oxígeno reactivo presenta acciones de esterilización por primera vez al contactar el oxígeno reactivo con la superficie de un objeto a esterilizar, los inventores de la presente solicitud han descubierto sorprendentemente que cuando se deja reposar un objeto irradiado en ausencia de irradiación con oxígeno reactivo, las acciones de esterilización aumentan notablemente en comparación con un punto del tiempo inmediatamente después de la irradiación. Aunque se desconocen los mecanismos detallados para ello, se suponen de la siguiente manera. Hay algunas bacterias que mueren instantáneamente y otras que permanecen vivas, aunque quedan dañadas, y cuando esas bacterias dañadas se dejan reposar durante un cierto período de tiempo, las bacterias se vuelven frágiles y eventualmente llegan a morir, quedando de este modo aún más perfectamente estériles. Como se ha descrito anteriormente, la cuestión de irradiar oxígeno reactivo y dejar reposar, aumentando así los efectos de la esterilización, se describe como "envejecimiento".
El aparato de esterilización de la realización C se explicará en detalle a continuación en relación a la FIG. 9. En este caso, el aparato de esterilización mostrado en la FIG. 9 es meramente una realización de la realización.
Como se muestra en la FIG. 9, el aparato de esterilización de la realización C comprende cada una de las unidades: una unidad C-1 de entrada para corriente alterna, una unidad C-2 de alta tensión, una unidad C-3 de entrada para el flujo de gas, una boquilla C-4, una unidad C-5 de refrigeración de la boquilla, una unidad C-6 de entrada para el flujo de vapor a la boquilla, una unidad C-7 de entrada para el flujo de agua a la unidad de entrada para el flujo de vapor, y una plataforma C-8 de irradiación.
El oxígeno reactivo en la realización C no está particularmente limitado y, de conformidad con una realización específica de la realización C para utilizar con la presente invención, se utiliza oxígeno reactivo obtenido generando plasma mediante una corriente alterna, y generando oxígeno reactivo a partir del plasma obtenido.
La unidad de entrada C-1 para corriente alterna es una fuente de generación de cargas eléctricas de descarga de plasma. La corriente alterna a suministrar no está particularmente limitada, y la corriente alterna incluye, por ejemplo, las generadas a una frecuencia de 10 a 15 kHz y una tensión de 200 a 500 V aproximadamente, que se puede ajustar adecuadamente de conformidad con técnicas conocidas. El nivel de amperios de la corriente alterna no está particularmente limitado, y se puede ajustar el nivel adecuadamente dependiendo de las especificaciones del dispositivo de entrada; por ejemplo, se puede utilizar una corriente alterna de 11 A. En una realización específica de la realización C que no forma parte de la presente invención, se puede utilizar una corriente continua en lugar de la corriente alterna, pero la corriente alterna se utiliza en una realización específica de la realización C para utilizar con la presente invención porque se prefiere con vistas al ajuste de la tensión.
La unidad de alta tensión C-2 es un dispositivo que está conectado con la unidad de entrada C-1 para corriente alterna y aumenta la tensión de la corriente alterna suministrada desde la unidad C-1, y cualquier dispositivo que sea capaz de aumentar las tensiones puede ser utilizado sin problemas particulares. Adicionalmente, la unidad de alta tensión puede integrarse con la unidad C-1. El aumento de tensión no está particularmente limitado y puede ser, por ejemplo, de 10 a 30 kV aproximadamente.
La unidad C-3 de entrada para flujo de gas es un dispositivo para la entrada de flujos de gas de diversos gases tanto a una boquilla C-4 como a una unidad C-6 de entrada para flujo de vapor, y se puede utilizar un dispositivo de entrada conocido para flujo de gas.
Específicamente, se permite que un gas portador para generar plasma fluya hasta una boquilla C-4. Como gas portador, se puede utilizar aire, oxígeno, nitrógeno, argón, helio y mezclas de los mismos, entre los cuales es preferible utilizar dos tipos de aire y oxígeno. El caudal del gas portador no se fija incondicionalmente, dependiendo del tamaño, forma, o similar de la boquilla C-4. Por ejemplo, una realización incluye permitir que el aire fluya a una velocidad de 6 l/min y que el oxígeno fluya a una velocidad de 3 l/min.
El aire necesario para mezclar con el vapor cuando se produce oxígeno reactivo a partir del plasma se deja fluir hasta la unidad C-6 de entrada para el flujo de vapor. Al utilizar un gas que contiene agua en el que el vapor se mezcla con el aire, se acelera la mezcla del plasma y el vapor, de modo que se pueden producir eficazmente radicales hidroxi a partir del vapor. El caudal de aire a la unidad C-6 de entrada para el flujo de vapor es el mismo que el caudal del gas que contiene agua a la boquilla C-4. Por ejemplo, se ejemplifica una realización que permite que el aire fluya a un caudal de 3 l/min. En este caso, el aire, como se usa en el presente documento, se refiere a un gas cuya humedad relativa es de 0 % a 10 % en volumen aproximadamente a 20 °C.
La boquilla C-4 es un dispositivo de irradiación de oxígeno reactivo obtenido al generar plasma, que también se conoce como unidad de irradiación de oxígeno reactivo. El dispositivo comprende un electrodo interno y un electrodo externo, y se aplica una tensión elevada entre ambos electrodos de la unidad de alta tensión C-2, de modo que es posible generar. Adicionalmente, el electrodo interno puede estar conectado con una bobina, de modo que se puede formar un campo eléctrico aún mayor. La forma, el tamaño o similares de la bobina se pueden ajustar de conformidad con el conocimiento técnico común de un experto en la materia.
Adicionalmente, el dispositivo comprende un puerto de entrada de gas y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo, en donde el puerto de entrada de gas existe en un extremo de un lado opuesto a una parte de extremo en la que existe la entrada de irradiación de oxígeno reactivo. Así mismo, el puerto de entrada de gas está conectado con una tubería de la unidad de entrada C-3 para el flujo de gas, en donde el plasma se produce haciendo pasar un gas portador a través del campo eléctrico generado como se ha mencionado anteriormente. Dado que el plasma producido como se ha descrito anteriormente también es un fluido, el plasma también puede denominarse chorro de plasma. Por otro lado, el puerto de irradiación de oxígeno reactivo tiene una estructura tubular o una estructura cónica que se estrecha hacia una abertura de descarga y está conectada con una tubería para permitir que un gas que contiene agua fluya desde la unidad C-6 de entrada para el flujo de vapor por cualquiera de las partes antes de llegar a la abertura de descarga, en la que se producirá un oxígeno reactivo mediante una reacción con el plasma producido anteriormente, y se irradiará desde la abertura de descarga del puerto de irradiación de oxígeno reactivo.
La boquilla C-4 no está particularmente limitada en forma o tamaño, siempre que la boquilla comprenda las partes anteriores. Por ejemplo, se ejemplifica una estructura que comprende un puerto de entrada de gas, dispuesto en un extremo superior de una estructura cilíndrica, y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo que tiene una estructura tubular cuyo diámetro es menor que el diámetro del aparato en un extremo inferior del mismo. La estructura cilíndrica puede formar una estructura a capas y, por ejemplo, se ejemplifica una estructura en la que se forma una bobina en los alrededores del tubo a través del cual pasa un gas portador y, opcionalmente, se forma una capa de un material aislante en los alrededores de la bobina. El tubo no está particularmente limitado, siempre que el tubo sea un material electroconductor y se puedan utilizar materiales conocidos en la técnica. Adicionalmente, el material aislante no está particularmente limitado y se puede usar un material aislante conocido en la técnica.
La unidad C-5 de refrigeración de la boquilla es un dispositivo para permitir que fluya agua de refrigeración a la boquilla C-4, y se puede utilizar un dispositivo conocido para el flujo de agua de refrigeración. Dado que la boquilla C-4 genera calor al aplicar alta tensión, es preferible enfriar la boquilla. Como agua de refrigeración, se utilizan preferentemente aguas a temperaturas de, por ejemplo, 5 °C aproximadamente y el agua de refrigeración puede circular entre la boquilla C-4 y la unidad C-5 de refrigeración. El caudal del agua de refrigeración se puede ajustar correctamente para que la temperatura de la superficie de la boquilla C-4 se controle a 25 °C o menos. En este caso, la temperatura de la superficie de la boquilla C-4 se puede medir con un termómetro de contacto.
La unidad C-6 de entrada para el flujo de vapor a la boquilla es un dispositivo que permite que un gas que contiene agua fluya hasta la boquilla C-4, y la unidad de entrada está conectada a un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla C-4 según se ha mencionado anteriormente. Cuando se hace fluir el gas que contiene agua, en primer lugar, el agua de una unidad de entrada C-7 para el flujo de agua se calienta con cables calefactores eléctricos instalados en la misma para producir vapor, y se deja fluir una mezcla del vapor con el aire desde la unidad de entrada C-3 para que el flujo de gas fluya hacia la boquilla C-4 como un gas que contiene agua. En este caso, la unidad de entrada C-7 para flujo de agua puede integrarse con la unidad de entrada C-6 para flujo de vapor. La temperatura de calentamiento de los cables calefactores eléctricos se puede ajustar adecuadamente según el caudal de agua y, que está ejemplificada por, por ejemplo, 180 °C. También, se puede ajustar el caudal de agua de la unidad C-7 de entrada para el flujo de agua dependiendo de la cantidad de vapor necesaria para producir el oxígeno reactivo. En la realización C, el caudal de agua es preferentemente de 0,5 ml/min o más, y más preferentemente de 1,0 ml/min o más, con vistas a obtener un contenido de agua en el gas reactivo que contiene oxígeno en una cantidad igual o mayor que el vapor saturado. Adicionalmente, aunque el límite superior no está particularmente establecido, el caudal de agua es preferentemente de 6 ml/min o menos, y más preferentemente de 5 ml/min o menos. El vapor así obtenido se mezcla con el aire que se deja fluir desde la unidad C-3 de entrada para el flujo de gas en una relación en volumen (vapor/aire) de 0,2 a 2,5 aproximadamente, y se deja fluir el aire que contiene agua hasta un puerto de irradiación de oxígeno reactivo de la boquilla C-4. La relación en volumen de la mezcla entre el vapor y el aire puede modificarse haciendo fluctuar el caudal de agua, y puede aumentarse la cantidad de vapor contenido en el aire que contiene agua aumentando el caudal de agua. Algunos ejemplos de la relación en volumen de mezcla del chorro de plasma producido en la boquilla C-4 al gas que contiene agua desde la unidad de entrada C-6 para el flujo de vapor [chorro de plasma/gas que contiene agua] incluyen de 0,8 a 2,6.
En cuanto a la plataforma C-8 de irradiación sobre la que se coloca un objeto a esterilizar, es preferible que el objeto pueda colocarse a una temperatura igual o inferior a la temperatura normal (40 °C), con vistas a permitir que los radicales hidroxi sean irradiados sin descomponerse. Adicionalmente, los materiales de los mismos no están particularmente limitados siempre que sean conocidos, y es preferible que la plataforma de irradiación esté constituida total o parcialmente por una resina y/o un no metal.
También en una realización específica de la realización C para utilizar con la presente invención, la plataforma C-8 de irradiación está dispuesta dentro de un espacio cerrado, mediante el cual se puede llevar a cabo el envejecimiento. El espacio cerrado incluye, por ejemplo, uno en el que se forma una plataforma de irradiación cubriendo una plataforma de irradiación con una pared protectora o similar, y se puede utilizar preferentemente una cámara o similar.
Como se ha descrito anteriormente, en el aparato de esterilización de la realización C, dado que el oxígeno reactivo se irradia a una plataforma de irradiación dispuesta dentro de un espacio cerrado, la acción del oxígeno reactivo se presenta completamente en la superficie de un objeto a esterilizar para hacerlo completamente estéril, presentando así una excelente actividad de esterilización.
En este caso, se explicará un método de esterilización en el que se obtiene una excelente actividad de esterilización utilizando un aparato de esterilización de la realización C. Específicamente, por ejemplo, un método incluye irradiar oxígeno reactivo generado a partir de plasma y, posteriormente, permitir que un objeto irradiado se esterilice durante un cierto período de tiempo (envejecimiento) dentro de un espacio cerrado.
La etapa de irradiar oxígeno reactivo (una etapa de irradiación de oxígeno reactivo) no está particularmente limitada, siempre que el oxígeno reactivo se irradie directamente sobre un objeto a esterilizar en un aparato de esterilización de la realización C mencionada anteriormente. La forma detallada de irradiación se puede consultar en la sección sobre el aparato de esterilización.
La etapa de envejecimiento incluye específicamente una realización que incluye irradiar oxígeno reactivo e inmediatamente después llevar a cabo el envejecimiento mientras se permite que el objeto a esterilizar permanezca dentro de un espacio cerrado, y una realización que incluye llevar a cabo el envejecimiento mientras se transporta dentro de un espacio cerrado. En consecuencia, en la presente invención, es preferible llevarla a cabo con una unidad que comprende una plataforma de irradiación mostrada en la FIG. 10 (una realización que permite el reposo) o la FIG.
11 (una realización del transporte), con vistas a la manipulación del objeto en estado estéril. Los detalles de la etapa de envejecimiento se explicarán a continuación sobre la base de las FIGS. 10 y 11.
En la FIG. 10, el oxígeno reactivo se irradia dentro de un espacio cerrado y luego se deja reposar durante un cierto período de tiempo. Al irradiar oxígeno reactivo con una unidad como la descrita anteriormente, el oxígeno reactivo estará presente dentro de un espacio cerrado. De conformidad con una realización específica C de la realización C para utilizar con la presente invención, se utiliza un aparato de transporte de tal manera que la plataforma de irradiación sea capaz de transportar intermitentemente un objeto a esterilizar. Específicamente, por ejemplo, una plataforma de irradiación que tiene un transportador se detiene dentro de un espacio cerrado para permitir que un objeto irradiado a esterilizar repose debajo de un puerto de irradiación de oxígeno reactivo, y después de transcurrido un cierto período de tiempo, se reinicia el transporte y se puede transportar un objeto nuevo a esterilizar hasta situarlo debajo del puerto de irradiación de oxígeno reactivo. Varios objetos a esterilizar pueden manejarse como un solo grupo, y el oxígeno reactivo puede irradiarse mientras se transporta el grupo. Después de la terminación de la irradiación de oxígeno reactivo al grupo, se detiene el transporte y se lleva a cabo el envejecimiento. El tiempo de detención, es decir, el tiempo de envejecimiento, es de al menos 4 segundos o más, preferentemente 30 segundos o más, y más preferentemente 300 segundos o más. El límite superior no está particularmente limitado y es, por ejemplo, de 1.800 segundos más o menos, con vistas a la eficiencia de la esterilización.
En la FIG. 11, el oxígeno reactivo se irradia dentro de un espacio cerrado y, posteriormente, se lleva a cabo el envejecimiento durante el transporte. Al irradiar oxígeno reactivo con una unidad como la descrita anteriormente, el oxígeno reactivo estará presente dentro de un espacio cerrado. De conformidad con la invención, se utiliza una plataforma de irradiación en la que se utiliza un dispositivo de transporte para poder transportar de forma continua un objeto a esterilizar. Específicamente, por ejemplo, después de que una plataforma de irradiación, que tiene un transportador o similar y que pasa por debajo de un puerto de irradiación de oxígeno reactivo haya sido irradiada con oxígeno reactivo, la plataforma de irradiación puede ser transportada a una velocidad tal que el oxígeno reactivo esté presente dentro de un espacio cerrado hasta que transcurra un cierto período de tiempo. El tiempo durante el cual el objeto a esterilizar está detenido dentro del espacio cerrado después de la irradiación de oxígeno reactivo, es decir, el tiempo de envejecimiento, es de al menos 4 segundos o más, preferentemente 30 segundos o más, y más preferentemente 300 segundos o más. El límite superior no está particularmente limitado y es, por ejemplo, de 1.800 segundos más o menos, con vistas a la eficiencia de la esterilización. La velocidad del dispositivo de transporte se ajusta adecuadamente de conformidad con una técnica conocida para conseguir ese tiempo.
En este caso, en la realización C, es preferible que el envejecimiento se lleve a cabo mientras se permite que un objeto irradiado, a esterilizar con el oxígeno reactivo, repose en un espacio cerrado, o mientras se transporta un objeto irradiado, pero tampoco dificultará el envejecimiento que el objeto previamente descargado del espacio cerrado sea devuelto al espacio cerrado. En ese caso, es preferible que el total del tiempo de envejecimiento esté dentro del intervalo mencionado anteriormente.
En este caso, el aparato de esterilización de la realización C puede comprender además otras unidades aparte de las unidades mencionadas anteriormente. Asimismo, en la realización C, se puede utilizar un aparato que tenga una pluralidad de boquillas y, por ejemplo, tal y como se muestra en la FIG. 10 u 11, un aparato con una constitución tal que las boquillas estén alineadas con la dirección de avance de la plataforma de irradiación. En este caso, tanto las unidades como los tubos están debidamente dispuestos de modo que se puedan proporcionar descargas eléctricas y entradas para gas y vapor a cada una de las boquillas.
De este modo, utilizando el aparato de esterilización de la realización C, se irradia oxígeno reactivo dentro de un espacio cerrado y se lleva a cabo el envejecimiento de un objeto a esterilizar, para que las bacterias queden suficientemente adormecidas, permitiendo de este modo mostrar una excelente actividad de esterilización. Asimismo, dado que el oxígeno reactivo es un fluido, incluso se puede esterilizar un objeto estructurado tridimensionalmente, presentando así algunos efectos excelentes en cuanto a que los residuos no permanezcan en los bordes o esquinas.
La presente invención no está particularmente limitada siempre que se utilice el aparato de esterilización de la realización A, la realización B o la realización C mencionadas anteriormente sin salirse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Los ejemplos específicos de la combinación incluyen, por ejemplo, en el caso de la realización A y la realización B, un aparato en el que una plataforma de irradiación comprende una estructura protectora del oxígeno reactivo y está fabricada con una resina y/o con un no metal. Adicionalmente, en el caso de la realización A y la realización C, los ejemplos que no están dentro de la presente invención incluyen un aparato en el que una plataforma de irradiación está dispuesta dentro de un espacio cerrado y está fabricada con una resina y/o con un material no metálico.
El oxígeno reactivo que se va a irradiar en la presente invención está caliente debido a la descarga eléctrica dentro de la boquilla o al gas contenido en agua de la unidad de entrada para el flujo de vapor, cuya temperatura es de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 80 °C. Debido a este calentamiento, la carga calentada del objeto irradiado se considera pequeña. En este caso, la temperatura del oxígeno reactivo se refiere a la temperatura del oxígeno reactivo en una abertura de descarga del puerto de irradiación de oxígeno reactivo que se mide con un termómetro de tipo termopar.
Adicionalmente, una diferencia de temperatura entre el oxígeno reactivo y la superficie del objeto que se va a esterilizar es, por ejemplo, preferentemente de 10 °C o más, y más preferentemente de 25 °C a 40 °C, desde el punto de vista de incrementar la reactividad de los radicales. La temperatura de la superficie del objeto que se va a esterilizar, como se usa en el presente documento, se refiere a la temperatura de un objeto que se va a esterilizar que se mide con un termómetro de contacto.
La velocidad de irradiación se puede ajustar de acuerdo con la velocidad de flujo del gas y la forma del puerto de irradiación de oxígeno reactivo y, por ejemplo, la velocidad de irradiación incluye 50.000 mm/s. El tiempo de irradiación no se ajusta incondicionalmente sino dependiendo del objeto, y un tiempo de irradiación se ejemplifica mediante, por ejemplo, de 0,05 a 1 segundo. En la realización C, en un caso de irradiación desde una pluralidad de boquillas, es preferible que el tiempo de irradiación total esté dentro del intervalo anterior.
Adicionalmente, es preferible que la distancia entre el puerto de irradiación de oxígeno reactivo y la superficie del objeto que se va a esterilizar sea, por ejemplo, de 5 a 50 mm.
El aparato de esterilización de la presente invención se usa para irradiar oxígeno reactivo a un objeto que necesita esterilización. El objeto está ejemplificado, por ejemplo, por recipientes para alimentos, tapas de botellas para sellar las partes de abertura de los recipientes, dispositivos médicos, productos alimenticios tales como verduras y carne, y similares.
La presente invención también proporciona un método de esterilización que incluye llevar a cabo la esterilización con irradiación de oxígeno reactivo como se define en la reivindicación 6. En este caso, se incluye un método que utiliza un aparato de esterilización de la presente invención, tal como un aparato para irradiar el oxígeno reactivo.
Con respecto al aparato de esterilización de la realización A, se proporciona un método de esterilización que utiliza el aparato conforme a la reivindicación 1 y que lleva a cabo la esterilización como un proceso continuo. En realizaciones que no forman parte de la invención, el método de esterilización puede ser un método de esterilización que incluye proporcionar objetos a esterilizar en un proceso por lotes e irradiar oxígeno reactivo a los mismos para esterilizarlos, o de conformidad con la invención es un método de esterilización que incluye proporcionar objetos en un proceso continuo e irradiar oxígeno reactivo a los mismos para esterilizarlos. Las condiciones para generar oxígeno reactivo y las especificaciones y métodos de instalación de la estructura protectora del oxígeno reactivo están de conformidad con la sección sobre el aparato de esterilización de las realizaciones A-4 a A-6.
El método de esterilización relativo al aparato de esterilización de la realización B, que no forma parte de la presente invención, incluye un método de esterilización que incluye las siguientes etapas (A) y (B):
(A) : llevar a cabo la esterilización ambiental, incluida la irradiación de oxígeno reactivo dentro de una cámara, y (B) : llevar a cabo una esterilización principal que incluye irradiar oxígeno reactivo sobre el objeto a esterilizar colocado en una plataforma de irradiación, fabricada con una resina y/o fabricada con un no metal, y situada dentro de la cámara en la que se llevó a cabo previamente la esterilización de la etapa (A).
En este caso, el oxígeno reactivo no está particularmente limitado, y, por ejemplo, se puede utilizar un oxígeno reactivo obtenido generando plasma mediante una corriente alterna, y generando un oxígeno reactivo a partir del plasma obtenido.
En la etapa (A), antes de la esterilización de un objeto previsto mediante irradiación de oxígeno reactivo dentro de una cámara, se lleva a cabo una esterilización ambiental dentro de la cámara. La esterilización ambiental se refiere a la limpieza del ambiente, y no es necesario enjuagar debido al uso de oxígeno reactivo en la presente invención, lo que conlleva simplificaciones de las etapas, con lo que se puede mejorar la productividad.
En la etapa (B), la esterilización se realiza colocando un objeto a esterilizar sobre una plataforma de irradiación dentro de una cámara en la que previamente se llevó a cabo la esterilización ambiental en la etapa (A). Las especificaciones y el método de utilización y similares del aparato de esterilización se describen en la sección del aparato de esterilización de cámara de la realización B.
Adicionalmente, en el método anterior se prefiere que, antes de la etapa (A), una realización incluya además una etapa (A'):
(A'): limpiar el interior de la cámara con un álcali, con vistas a potenciar aún más los efectos de la esterilización ambiental.
En la etapa (A'), las sustancias orgánicas se eliminan limpiando el interior de la cámara con un álcali. Como álcali, se puede utilizar preferentemente NaOH. Llevando a cabo las etapas (A') y (A), la esterilización ambiental será más eficaz.
Cuando se lleva a cabo el método de esterilización anterior, se prefiere una realización que utilice un aparato de esterilización de cámara de la realización B.
El método de esterilización relativo a un aparato de esterilización de la realización C, que no forma parte de la presente invención, por ejemplo, un método de esterilización que incluye las etapas de:
irradiar un oxígeno reactivo, que incluye irradiar un oxígeno reactivo generado a partir de plasma, a un objeto a esterilizar; y
envejecer un objeto irradiado para esterilizarlo, llevando así a cabo la esterilización.
Las condiciones para generar oxígeno reactivo y las especificaciones y los métodos de envejecimiento están de conformidad con la sección sobre el aparato de esterilización de la realización C.
Cuando se lleva a cabo el método de esterilización anterior, se prefiere una realización que utilice el aparato de esterilización de la realización C.
El método de esterilización de la presente invención se usa para irradiar oxígeno reactivo a un objeto que necesita esterilización. El objeto está ejemplificado, por ejemplo, por recipientes para alimentos, tapas de botellas para sellar las partes de abertura de los recipientes, dispositivos médicos, productos alimenticios tales como verduras y carne, y similares.
Ejemplos
La presente invención se describirá más específicamente por medio de los Ejemplos que se ofrecen a continuación en el presente documento, sin pretender limitar la presente invención a los mismos.
EJEMPLO DE ENSAYO A-1
Se estudiaron las influencias de la presencia o ausencia de la estructura protectora de la plataforma de irradiación en el aparato de esterilización. Específicamente, un caso en el que se inoculó el lado interno de una tapa de botella de resina (material: polietileno) se denominó plataforma de irradiación mostrada en la FIG. 5, en la que se disponen estructuras protectoras en un lado inferior y un lado horizontal del objeto a esterilizar, un caso en el que se inoculó el lado externo de la tapa de la botella se denominó plataforma de irradiación sin estructura protectora, y se realizaron estudios comparativos entre ellos.
Preparación de la solución bacteriana y preparación de la tapa de botella inoculada con bacterias
Usando una solución bacteriana de bacterias fibroblásticas Bacillus atrophaeus, se prepararon soluciones bacterianas de diversas concentraciones (3 patrones dentro del intervalo de concentración de 2 x 103 hasta 2 x 108 CFU/ml). La solución bacteriana obtenida se inoculó en un lado interno o externo de una tapa de botella de resina, como se muestra en la FIG. 12, en una cantidad de 1 pl x 3 puntos para cada tapa de botella (cada concentración n = 5), como se muestra en la FIG. 13. En este caso, se utilizó una tapa de botella de resina inoculada que se dejó reposar en una placa de Petri estéril durante 24 horas hasta que se secó.
Irradiación de oxígeno reactivo
Usando el aparato de esterilización de la presente invención como se muestra en la FIG. 1, una tapa de botella de resina, que había sido inoculada, se irradió con oxígeno reactivo durante 0,2 segundos por tapa de botella desde una distancia de 30 mm del lado aguas arriba, independientemente de las ubicaciones de la inoculación en la tapa de botella de resina, y la tapa de botella irradiada se recogió en una placa de Petri estéril. En este caso, las condiciones de funcionamiento del aparato de esterilización fueron las siguientes. La temperatura de la superficie de la tapa de botella (una temperatura de la superficie de la plataforma de irradiación) fue de 25 °C.
Condiciones de funcionamiento del aparato de esterilización
Unidad A-1 de entrada para corriente alterna: frecuencia: 14 kHz, tensión: 300 V,
corriente eléctrica: 11A
Unidad A-2 de alta tensión: La tensión elevada: 20 kV
Unidad A-3 de entrada para flujo de gas: caudal de aire: 6 l/min, caudal de oxígeno: 3 l/min (anteriormente en el presente documento, dirigido a la boquilla A-4), caudal de aire: 3 l/min (dirigido a la unidad A-6 de entrada para el flujo de vapor)
Boquilla A-4: temperatura de irradiación de oxígeno reactivo: 51 °C, velocidad de irradiación: 50.000 mm/s Unidad A-5 de refrigeración: agua de refrigeración: 5 °C
Unidad A-6 de entrada para flujo de vapor: cables calefactores eléctricos: 300 °C, caudal de gas que contiene agua: 4,5 l/min (caudales de chorro de plasma/flujo de gas que contiene agua (relación en volumen) = 9/4,5) Unidad A-7 de entrada para flujo de agua: caudal de agua: 1,2 ml/min
Medición de los valores de la actividad de esterilización
Una tapa de botella de resina sometida a irradiación de oxígeno reactivo o una tapa de botella de resina sin someter a irradiación y se dejó reposar en un aparato de esterilización lleno con un gas oxidante, se sacó de la placa de Petri estéril, y se inyectaron 5 ml de medio líquido TSA (fabricado por BD Falcon) en la placa Petri y se cultivó a 35 °C, una temperatura adecuada para la proliferación de microbios durante 3 días. Después del cultivo, se contó el número de tapas de botellas en las que los medios se volvieron turbios debido a la proliferación microbiana que se consideró positiva, y se calculó el valor de actividad de esterilización LRV (valor de reducción logarítmica) de acuerdo con el método del número más probable (método MPN). Los resultados se muestran en la tabla 1. En este caso, el valor "D" que muestra la actividad de esterilización se expresa mediante el logaritmo común (valor LOG) del número de bacterias por tapa de botella, que es un valor obtenido al restar el número de bacterias después del tratamiento (valor LOG) del número de bacterias antes del tratamiento (valor LOG). Se muestra que cuanto mayor es el número, mayor es la actividad de esterilización.
Tabla 1
Tabla 1
Figure imgf000016_0001
Puede verse en la Tabla 1 que las acciones de esterilización mejoran en el caso en el que está presente la estructura protectora. En vista de lo anterior, se sugiere que las acciones de esterilización mejoran si la estructura o estructuras de protección están dispuestas en la plataforma de irradiación.
EJEMPLO DE ENSAYO B-1
Se estudiaron las influencias de los materiales de la plataforma de irradiación en el aparato de esterilización. Específicamente, un caso en el que se inoculó el lado interno de una tapa de botella de resina (material: polietileno) se denominó plataforma de irradiación fabricada con resina, un caso en el que se inoculó el lado interno de la tapa de botella recubierto con una lámina de aluminio se denominó plataforma de irradiación fabricada con metal, y se realizaron estudios comparativos entre ellos.
Preparación de la solución bacteriana y preparación de la tapa de botella inoculada con bacterias
Usando una solución bacteriana de bacterias fibroblásticas Bacillus atrophaeus, se prepararon soluciones bacterianas de diversas concentraciones (3 patrones dentro del intervalo de concentración de 2 x 103 hasta 2 x 108 CFU/ml). La solución bacteriana obtenida se inoculó en el lado interno de una tapa de botella de resina, como se muestra en la FIG. 14, en el lado superior de la hoja de aluminio o directamente en una cantidad de 1 pl x 9 puntos para cada tapa de botella (cada concentración n = 5), como se muestra en la FIG. 15. En este caso, se utilizó una tapa de botella de resina inoculada que se dejó reposar en una placa de Petri estéril durante 24 horas hasta que se secó.
Irradiación de oxígeno reactivo
Utilizando el aparato de esterilización mostrado en la FIG. 8, una tapa de botella de resina se irradió con oxígeno reactivo durante 0,2 segundos por tapa de botella desde una distancia de 30 mm en el lado aguas arriba, y la tapa de botella irradiada se recogió en una placa de Petri estéril. En este caso, las condiciones de funcionamiento del aparato de esterilización de la presente invención fueron las siguientes. La temperatura de la superficie de la tapa de la botella (temperatura de la superficie de la plataforma de irradiación) fue de 25 °C y la temperatura dentro de la cámara B-9 fue de 28 °C.
Condiciones de funcionamiento del aparato de esterilización
Unidad B-1 de entrada para corriente alterna: frecuencia: 14 kHz, tensión: 300 V, corriente eléctrica: 11A Unidad B-2 de alta tensión: La tensión elevada: 20 kV
Unidad B-3 de entrada para flujo de gas: caudal de aire: 6 l/min, caudal de oxígeno: 3 l/min (anteriormente en el presente documento, dirigido a la boquilla B-4), caudal de aire: 3 l/min (dirigido a la unidad B-6 de entrada para el flujo de vapor)
Boquilla B-4: temperatura de irradiación de oxígeno reactivo: 51 °C, velocidad de irradiación: 50.000 mm/s Unidad B-5 de refrigeración: agua de refrigeración: 5 °C
Unidad B-6 de entrada para flujo de vapor: cables calefactores eléctricos: 300 °C, caudal de gas que contiene agua: 4,5 l/min (caudales de chorro de plasma/flujo de gas que contiene agua (relación en volumen) = 9/4,5) Unidad B-7 de entrada para flujo de agua: caudal de agua: 1,2 ml/min
Medición de los valores de la actividad de esterilización
Se sacó de la placa de Petri estéril una tapa de botella de resina sometida a irradiación, y se inyectaron 5 ml de medio líquido TSA (fabricado por BD Falcon) en la placa Petri y se cultivó a 35 °C, una temperatura adecuada para la proliferación de microbios durante 3 días. Después del cultivo, se contó el número de tapas de botellas en las que los medios se volvieron turbios debido a la proliferación microbiana que se consideró positiva, y se calculó el valor de actividad de esterilización LRV (valor de reducción logarítmica) de acuerdo con el método del número más probable (método MPN). Los resultados se muestran en la Tabla 2. En este caso, el valor "D" que muestra la actividad de esterilización se expresa mediante el logaritmo común (valor LOG) del número de bacterias por tapa de botella, que es un valor obtenido al restar el número de bacterias después del tratamiento (valor LOG) del número de bacterias antes del tratamiento (valor LOG). Se muestra que cuanto mayor es el número, mayor es la actividad de esterilización.
Tabla 2
Tabla 2
Figure imgf000017_0001
Puede verse en la Tabla 2 que las acciones de esterilización mejoran en un caso en el que el material del lado interno de la tapa de la botella está fabricado con resina. En vista de lo anterior, se sugiere que las acciones de esterilización mejoran si la plataforma de irradiación está fabricada con una resina o con un no metal.
EJEMPLO DE ENSAYO C-1
Se estudiaron las influencias del entorno (envejecimiento por reposo) de la plataforma de irradiación en el aparato de esterilización.
Preparación de la solución bacteriana y preparación de la tapa de botella inoculada con bacterias
Usando una solución bacteriana de bacterias fibroblásticas Bacillus atrophaeus, se prepararon soluciones bacterianas de diversas concentraciones (3 patrones dentro del intervalo de concentración de 2 x 103 hasta 2 x 108 CFU/ml). La solución bacteriana obtenida se inoculó en una tapa de botella de resina (material: polietileno) como se muestra en la Figura 15 en una cantidad de 1 pl x 9 puntos por cada tapa de botella (cada concentración n = 5). En este caso, se utilizó una tapa de botella de resina inoculada que se dejó reposar en una placa de Petri estéril durante 24 horas hasta que se secó.
Irradiación de oxígeno reactivo
Utilizando el aparato de esterilización mostrado en la FIG. 9 (una parte de transporte se muestra en la FIG. 11), una tapa de botella de resina inoculada se irradió con oxígeno reactivo durante 0,5 segundos por tapa de botella desde una distancia de 30 mm en un lado superior, la tapa de la botella irradiada se dejó reposar de modo que la tapa irradiada estuviera presente dentro de un espacio cerrado durante el tiempo indicado en la Tabla 3, y luego la tapa de la botella irradiada se recogió en una placa de Petri estéril. En este caso, las condiciones de funcionamiento del aparato de esterilización utilizado fueron las siguientes. La temperatura de la superficie de la tapa de botella (una temperatura de la superficie de la plataforma de irradiación) fue de 25 °C.
Condiciones de funcionamiento del aparato de esterilización
Unidad C-1 de entrada para corriente alterna: frecuencia: 13 kHz, tensión: 350 V, corriente eléctrica: 11A Unidad C-2 de alta tensión: La tensión elevada: 20 kV
Unidad C-3 de entrada para flujo de gas: caudal de aire: 6 l/min, caudal de oxígeno: 3 l/min (anteriormente en el presente documento, dirigido a la boquilla C-4), caudal de aire: 3 l/min (dirigido a la unidad C-6 de entrada para el flujo de vapor)
Boquilla C-4: temperatura de irradiación de oxígeno reactivo: 51 °C, velocidad de irradiación: 50.000 mm/s Unidad C-5 de refrigeración: agua de refrigeración: 5 °C
Unidad C-6 de entrada para flujo de vapor: cables calefactores eléctricos: 180 °C, caudal de gas que contiene agua: 4,5 l/min (caudales de chorro de plasma/flujo de gas que contiene agua (relación en volumen) = 9/4,5) Unidad C-7 de entrada para flujo de agua: caudal de agua: 1,2 ml/min
Plataforma C-8 de irradiación: velocidad de transporte 50 cm/s
Medición de los valores de la actividad de esterilización
Se extrajo de la placa de Petri estéril una tapa de botella de resina después de un tiempo de reposo, listado en la Tabla 3, se inyectaron 5 ml de medio líquido TSA (fabricado por BD Falcon) en la placa de Petri y se cultivó a 35 °C, una temperatura adecuada para la proliferación de microbios durante 3 días. Después del cultivo, se contó el número de tapas de botellas en las que los medios se volvieron turbios debido a la proliferación microbiana que se consideró positiva, y se calculó el valor de actividad de esterilización LRV (valor de reducción logarítmica) de acuerdo con el método del número más probable (método MPN). Los resultados se muestran en la Tabla 3 y la FIG. 16. En este caso, el valor "D" que muestra la actividad de esterilización se expresa mediante el logaritmo común (valor LOG) del número de bacterias por tapa de botella, que es un valor obtenido al restar el número de bacterias después del tratamiento (valor LOG) del número de bacterias antes del tratamiento (valor LOG). Cuanto mayor sea el número, mayor será la actividad de esterilización, y el número de 4,5 D o más no presentaría ningún problema como tratamiento de esterilización de envases de alimentos. Adicionalmente, ya que los resultados para el Ejemplo Comparativo C-1 y los Ejemplos C-2, C-3 y C-4 son valores estimados, los valores se muestran con símbolos delineados y líneas discontinuas en el gráfico.
Tabla 3
Tabla 3
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Se sugiere que se obtienen excelentes efectos de esterilización si el tiempo de reposo excede los 300 segundos.
Aplicabilidad industrial
El método de esterilización de la presente invención muestra una excelente actividad de esterilización, para poder ser utilizado adecuadamente, por ejemplo, en la esterilización de recipientes para alimentos, tapas de botellas que sellan las aberturas de los recipientes, dispositivos médicos, productos alimenticios tales como verduras y carne, y similares.
Explicación de los números
A-1 unidad de entrada para corriente alterna
A-2 unidad de alta tensión
A-3 unidad de entrada para flujo de gas
A-4 boquilla
A-5 unidad de refrigeración
A-6 unidad de entrada para flujo de vapor
A-7 unidad de entrada para flujo de agua
A-8 plataforma de irradiación
A-9 estructura protectora
B-1 unidad de entrada para corriente alterna
B-2 unidad de alta tensión
B-3 unidad de entrada para flujo de gas
B-4 boquilla
B-5 unidad de refrigeración
B-6 unidad de entrada para flujo de vapor
B-7 unidad de entrada para flujo de agua
B-8 plataforma de irradiación
B-9 cámara
C-1 unidad de entrada para corriente alterna
C-2 unidad de alta tensión
C-3 unidad de entrada para flujo de gas
C-4 boquilla
C-5 unidad de refrigeración
C-6 unidad de entrada para flujo de vapor
C-7 unidad de entrada para flujo de agua
C-8 plataforma de irradiación

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Aparato de esterilización, que comprende:
una unidad de suministro de corriente alterna (A-1);
una unidad de alta tensión (A-2);
una unidad de suministro de flujo de gas (A-3);
una unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4);
una unidad de enfriamiento (A-5);
una unidad de suministro de flujo de vapor (A-6);
una unidad de suministro de flujo de agua (A-7);
una plataforma de irradiación (A-8);
un carril de transporte;
una estructura protectora del oxígeno reactivo (A-9);
en donde la unidad de alta tensión (A-2) está conectada a dicha unidad de suministro de corriente alterna (A-1) y está configurada para aumentar la tensión de la corriente alterna procedente de la unidad de suministro de corriente alterna (A-1);
en donde la unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4) está conectada a dicha unidad de suministro de flujo de gas (A-3) a través de una tubería y que comprende:
un electrodo interno y otro externo para generar un campo eléctrico entre ambos, mediante la aplicación del aumento de tensión de la unidad de alta tensión (A-2),
un puerto de entrada de gas y un puerto de irradiación de oxígeno reactivo con una abertura de descarga para irradiar oxígeno reactivo, en donde el puerto de entrada de gas está situado en un extremo de un lado opuesto a una parte extrema, en la que está situado el puerto de irradiación de oxígeno reactivo;
en donde la unidad de enfriamiento (A-5) sirve para permitir que el agua de enfriamiento fluya hasta dicha unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4);
en donde la unidad de suministro de flujo de agua (A-7) está configurada para suministrar agua a la unidad de suministro de flujo de vapor (A-6);
en donde la unidad de suministro de flujo de gas (A-3) está configurada para suministrar uno o más gases portadores a dicha unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4) y para suministrar aire a la unidad de suministro de flujo de vapor (A-6);
en donde la unidad de suministro de flujo de vapor (A-6) está conectada a dicha unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4) y comprende unos cables calefactores eléctricos configurados para producir vapor,
estando configurada dicha unidad de suministro de flujo de vapor (A-6) para suministrar un flujo de gas, que contiene agua, y que comprende una mezcla de dicho aire y de dicho vapor a la unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4);
estando configurada la unidad de irradiación de oxígeno activo (A-4) para generar plasma haciendo pasar dichos uno o más gases portadores a través de dicho campo eléctrico y para obtener dicho oxígeno reactivo haciendo reaccionar el plasma generado con dicho gas, que contiene agua de la unidad de suministro de flujo de vapor (A-6);
en donde la plataforma de irradiación (A-8) sirve para colocar sobre ella un objeto a esterilizar por irradiación con el oxígeno reactivo procedente de la abertura de descarga del puerto de irradiación de oxígeno reactivo;
en donde la plataforma de irradiación (A-8) está dispuesta sobre dicho riel transportador para un proceso continuo; y en donde la estructura protectora del oxígeno reactivo (A-9) está dispuesta en dicha plataforma de irradiación para inhibir la difusión del oxígeno reactivo;
en donde la estructura protectora del oxígeno reactivo (A-9) está dispuesta en dicha plataforma de irradiación de manera que, durante la irradiación del objeto a esterilizar, esté colocada de manera que se encuentre:
i) tanto por debajo como al costado del objeto a esterilizar; o
ii) tanto por encima como al costado del objeto a esterilizar; o
iii) por encima, por debajo y al costado del objeto a esterilizar.
2. Aparato de esterilización según la reivindicación 1, opciones ii) o iii), en la que la estructura protectora del oxígeno reactivo (A-9) de la plataforma de irradiación comprende una placa protectora que tiene un orificio pasante como paso para el oxígeno reactivo procedente de la abertura de descarga.
3. Aparato de esterilización según las reivindicaciones 1o 2, en el que toda o parte de la plataforma de irradiación está fabricada con resina y/o con otro material no metálico.
4. Aparato de esterilización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de irradiación de oxígeno reactivo tiene una parte fabricada con resina y/o con otro no metal.
5. Aparato de esterilización según las reivindiaciones 3 o 4, en el que la resina es una resina resistente al ozono.
6. Un método de esterilización, que comprende generar plasma utilizando corriente alterna y llevar a cabo la esterilización como un proceso continuo, que comprende irradiar oxígeno reactivo, generado a partir del plasma obtenido, sobre un objeto a esterilizar, estando el método caracterizado por utilizar un aparato como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
7. Un método de esterilización de la reivindicación 6, en el que el objeto esterilizado se selecciona entre recipientes para alimentos, tapas de botellas para sellar las aberturas de recipientes y dispositivos médicos.
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