FI87142C - Aongsteriliseringsfoerfarande - Google Patents

Description

87142 Höyrysterilointimenetelmä

Keksinnön kohteena on höyrysterilointimenetelmä. Huomattavimmat käyttöalueet steriloinnille höyryllä ovat 5 lääkintätekniikka, farmasia, ravintoainetekniikka ja biotekniikka .

Esimerkiksi lääkintätekniikassa käytetään höyryste-rilointilaitteita monilla tavoin. Myös niiden koot vaihte-levat vastaavasti. Pienimmillä laitteilla steriloidaan 10 instrumentteja lääkärien ja hammaslääkärien vastaanotoilla, jolloin kysymyksessä ovat säännöllisesti pienet, sähköllä lämmitetyt höyrynkehittimet. Klinikoihin on asennettu suurempia laitoksia eri materiaaleista, kuten lasista, metallista, kumista, keramiikasta, muovista tai selluloo-15 sasta tehtyjen lääketieteellisten laitteiden sekä tekstiilien, kuten kulutustarvikkeiden ja liinavaatteiden sterilointia varten. Tällöin on kysymyksessä höyrysterilointi-laitteet, jotka on liitetty kiinteästi asennettujen ren-gashöyryjohtojen avulla keskushöyrynkehittimeen tai joita 20 erilliset, sähköllä lämmitetyt höyrynkehittimet syöttävät.

Koska steriloitavat esineet on tehty varsin erilaisista aineista, joiden lämmönkestävyydet eroavat toisistaan erittäin paljon, on nämä tosiasiat otettava huomioon sterilointiolosuhteita määrättäessä. Tähänastisissa, höy-25 rysterilointia varten tarkoitetuissa höyrynkehittimissä voidaan saada aikaan vain sellaisia höyrytiloja, jotka on sidottu veden olotiladiagrammin tiskauskäyrään. Koska sterilointiolosuhteita määrättäessä on lähdettävä käytettävissä olevista höyrytiloista ja koska näitä voidaan tek-30 niikan tasossa muuttaa vain rajoitetusti, on sterilointi-olosuhteiden valinta varsin rajoitettua. Varsinaista ste-rilointiprosessia varten optimaaliset olosuhteet voidaan ottaa vasta toissijaisesti huomioon.

Sterilointia varten tarkoitettujen höyrynkehitti-35 mien toinen varjopuoli on siinä, että kestää suhteellisen kauan, ennenkuin höyry on steriloinnin edellyttämässä tilassa.

87142 2 Lääkintätekniikassa tapahtuvan steriloinnin esimerkin varjopuolet koskevat vastaavasti myös sterilointia farmasiassa, ravintoainetekniikassa ja biotekniikassa, jossa on kysymys bioreaktoreiden, fermenttien ja apulait-5 teiden steriloinnista.

Keksinnön pohjana on tehtävä esittää höyrysteri-loinnin höyrynkehitystä varten menetelmä, jolla voidaan valmistaa nopeasti höyryä ja jolla höyrytilaa voidaan vaikeuksitta muuttaa laajalla alueella.

10 Tämän tehtävän toteuttamiseksi keksinnön mukainen höyrysterilointimenetelmä tunnetaan vaiheista, joissa - vetyä ja happea johdetaan höyrynkehittimeen, - aikaansaadaan kuumaa höyryä polttamalla vetyä hapen kanssa höyrykehittimessä, jolloin samanaikaisesti 15 johdetaan nestemäistä vettä kuumaan palamiskaasuun, joka vesi saatetaan höyrystymään, ja - johdetaan näin saatu höyry säiliöön, johon steriloitava tavara on sijoitettu, jolloin höyryn paine ja lämpötila mitataan ja sterilointiolosuhteita ohjataan tai 20 säädetään siten, että toisaalta vedyn ja hapen syöttömää- riä ohjataan tai säädetään muuttumattomassa suhteessa ja toisaalta veden syöttömäärää ohjataan tai säädetään edellisistä syöttömääristä riippumattomasti mitatun paineen ja lämpötilan mukaan.

25 Keksinnön mukaisen menetelmän suositeltavat suori tusmuodot on esitetty oheistetuissa patenttivaatimuksissa 2-4.

Keksinnössä käytetään höyrynkehitystä varten menetelmää, joka alunperin suunniteltiin käytettäväksi käyttö- 30 tekniikassa ja voimalatekniikassa, esimerkiksi energian-tuottoyksikkönä voimalan huippujen kattamista varten (DE-PS 1 301 821 ja DE-PS 2 933 932). Siitä tunnetuissa höy-rynkehittimissä johdetaan vesihöyryn kehittämiseksi vety-kaasua ja happikaasua suihkutuspään kautta polttokammioon, 35 jossa ne poltetaan, ja kuumiin palamiskaasuihin ruiskute- t 3 87142 taan lisäksi vettä putkijohdoista, jotka avautuvat poltto-kammioon. Joutuessaan välittömään kosketukseen kuumien palamiskaasujen kanssa höyrystyy ruiskutettu vesi ja polt-tokammiossa vallitseva suuri paine painaa siten muodostu-5 van vesihöyryn pois polttokammiosta.

Tämän menetelmän mukaan voidaan tuottaa vesihöyryä, jonka tila on veden olotiladiagrammin höyrykäyrällä tai sen yläpuolella. Höyrytila riippuu toisaalta polttokammi-oon johdetun vety/happiseoksen paljoussuhteesta, toisaalta 10 syötetystä vesimäärästä, jota voidaan muuttaa nopeasti ja helposti kussakin syöttöjohdossa olevien säätöventtiilien avulla, niin että myös tällä tavoin kehitetyn höyryn höy-rytilaa voidaan viivytyksettä muuttaa laajalla alueella.

Keksinnön eräs muu tärkeä etu perustuu siihen, että 15 keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan saada aikaan höyryä kulloinkin tarvittavassa tilassa käytännöllisesti katsoen ilman käyntiinlähtöaikaa, nimittäin noin yhdessä sekunnissa. Höyrynkehittimien pitempi lämmitysaika, johon sterilointilaitteita varten tarkoitetuissa tekniikan tason 20 höyrynkehittimissä oli totuttu, jää kokonaan pois.

Keksinnön mukaan toimivaa höyrynkehitintä varten tarvitaan pahimmassa tapauksessa erittäin vähäisessä määrin sähköenergiaa, nimittäin sen ohjauksen, mutta ei itse höyrynkehitykseen. Toisin kuin tähänastisia höyrysteri-25 lointilaitetta, voidaan keksinnön mukaan toimivilla höy-rynkehittimillä varustettuja sterilointilaitteita käyttää myös sellaisilla seuduilla, joissa ei ole käytettävissä sähköenergiaa höyrynkehitystä varten. Keksinnön mukaan toimivat höyrynkehittimet ovat lisäksi erinomaisen suori- 30 tuskykyisiä. Jo mitoiltaan pienimmätkin laitteet pystyvät tuottamaan suuria höyrymääriä. Tämä, sekä höyryn nopea käytettävyys ennalta valittavassa tilassa tekevät keksinnön mukaisen menetelmän erityisen sopivaksi hajasijoitettuun käyttöön ja erityisesti myös liikutettavaan käyttöön 35 eri paikoilla.

87142 4 Höyrynä sterilointia varten käytetään säännöllisesti vesihöyryä, joka muodostuu tislatusta tai deionoi-dusta vedestä. Erityisiä käyttötarkoituksia varten voidaan kuitenkin vesihöyry vaihtaa steriloivasti vaikuttavi-5 en nesteiden höyryihin. Lisäksi voidaan jo höyrystettävään veteen lisätä jokin toinen steriloivasti vaikuttava aine, esimerkiksi formaldehydi, ja käyttää nesteiden seosta höyryn kehittämiseen. Lopuksi on erityistarkoituksia varten myös mahdollista käyttää veden sijasta höyrystyvänä nes-10 teenä pelkästään jotain muuta, erityisen steriloivasti vaikuttavaa nestettä, esimerkiksi isopropanolia.

Polttoaineena käytetään vetyä, joka poltetaan hapen tai ilman kanssa vedeksi. Jos polttokaasuna käytetään vetyä ja happea stökiömetrisessa suhteessa, muodostuu täysin 15 kondensoituvaa vesihöyryä.

Vetyä ja happea voidaan käyttää myös ei-stökiömet-risessa suhteessa, erityisesti polttaa vety happiylimää-rässä tai ilmassa. Sellaisessa tapauksessa sisältää vesihöyry ei-kondensoituvia osia. Lopuksi on myös mahdollista 20 käyttää muita polttokaasuja kuin vetyä, esimerkiksi maa kaasua tai muita hiilivetyjä (myös nestemäisiä, jotka voidaan polttamista varten sumuttaa), sikäli kuin niiden polttamisessa ei muodostu palamistuloksia, jotka ovat steriloinnin kannalta ei-toivottuja.

25 Keksinnön mukaan toimivalla höyrynkehittimellä voi daan sterilointilaitteessa pitkälti säätää mielivaltaisesti höyryn tilaa, jota höyryn paine, lämpötila ja kosteus luonnehtivat, sekä höyryn kehittymisen nopeutta (aikayksikössä muodostunut höyrymäärä) . Tätä tarkoitusta varten on 30 pelkästään tarpeen ohjata tai säätää polttoaineen ja hapen ja/tai höyrystettävän nesteen syöttää ennalta valitun höy-rytilan saavuttamiseksi. Automaattisäätökin on mahdollinen, jos sterilointilaite varustetaan antureilla, jotka lukevat höyrytilan ja ilmoittavat sen ohjauslaitteelle, 35 joka ohjaa polttoaineen ja hapen ja/tai höyrystettävän i 5 87142 nesteen syöttöä säätöventtiilin avulla siten, että höyry-tila asettuu valituksi. Kehitettäessä menetelmää edelleen on lisäksi sterilointivaiheen aikana mahdollista höyryti-lan muuttumattomaksi säätämisen lisäksi muuttaa höyrytila 5 sopimaan parhaalla mahdollisella tavalla steriloitavaan aineeseen ennalta annetun ohjelman mukaan, joka antaa ennakolta säätöpiirissä olevalle ohjauslaitteelle höyrytilan todelliset, ajoittain muuttuvat halutut arvot.

Höyrytilan senkaltainen säätö voidaan keksintöä 10 käytettäessä suorittaa erityisen helposti, koska keksinnön mukaista höyrynkehitintä voidaan ohjata käytännöllisesti katsoen viiveettä.

Keksinnön suoritusesimerkkejä esitetään kaavamaisesti oheisissa piirustuksissa.

15 Kuvio 1 esittää lohkokaaviona höyrynkehittimen käyttöä erään säiliön sterilointia varten.

Kuvio 2 esittää lohkikaaviona useiden höyrynkehit-timien käyttöä erään laitoksen useiden kammioiden sterilointia varten.

20 Kuviossa 1 esitetään höyrynkehitin 1, johon johde taan ensimmäisen syöttöjohdon 2 kautta vetykaasua, toisen syöttöjohdon 3 kautta happikaasua ja kolmannen syöttöjohdon 4 kautta vettä. Vety ja happi poltetaan höyrynkehitti-messä 1 vedeksi ja syöttöjohdon 4 kautta tuotu vesi suih-25 kutetaan tähän erittäin kuumaan vesihöyryyn mieluimmin mahdollisimman hienojakoisena ja tasaisena, niin että se höyrystyy käytännöllisesti katsoen heti tullessaan välittömään kosketukseen palamisen tuloksena olevan vesihöyryn kanssa.

30 Tällä tavoin kehittynyt vesihöyry aiheuttaa höyryn- kehittimessä 1 reaktiottomaan tapaukseen verrattuna pai-neennousun ja virtaa poistoaukon la höyrynkehittimestä säiliöön 20, jossa steriloitava tavara on.

Höyrynkehittimen 1 ja säiliön 20 välisen yhteyden 35 voi muodostaa yhdysjohto 5, mutta on täysin mahdollista sijoittaa höyrynkehittimen poisto la välittömästi säiliön 20 tuloon 20a.

6 87142 Höyrynkehitintä syötetään mieluimmin painesäili-öistä, joissa vety- ja happikaasua pidetään erillään. Kummankin kaasun paine säädetään kulloinkin tarvittavaan esipaineeseen paineenalennusventtiileillä, joita ei esi-5 tetä. Syöttöjohdoissa 2 ja 3 on säätöventtiilit 10 ja 11, joiden avulla voidaan vedyn ja hapen virtausta höyrynke-hittimeen 1 mielivaltaisesti annostella. On tarkoituksenmukaista johtaa vety ja happi aina stökiömetrisessä suhteessa. Höyrynkehittimessä 1 poltetaan vety ja happi ohjalo tusti. Polttaminen voidaan saattaa käyntiin sähkösytytyk-sellä tai katalyyttisesti.

Veden syöttö johdon 4 kautta voi periaatteessa tapahtua mielivaltaisella tavalla, erityisesti suututtamalla. Aikayksikössä syötetty vesimäärä riippuu vaaditusta höyry-15 tilasta ja sitä säädetään syöttöjohdossa 4 olevan säätö-elimen 12, esimerkiksi venttiilin avulla.

Höyrynkehittimen ohjaus määrätyn höyrymäärän tuottamiseksi sekä säiliössä 20 vallitsevan, ennalta annetun höyrytilan säätämiseksi voi tapahtua automaattisesti. Tätä 20 varten - voi säiliössä 20 olla anturit 13 ja 14, jotka lukevat määrätyt höyryn fysikaaliset arvot, erityisesti lämpötilan ja paineen. Anturit 13 ja 13 siirtävät mittaussignaalinsa keskussäätimelle 30, johon on ennalta syötetty antureiden 13 ja 14 määräämien mittausarvojen tavoitearvot 25 ja jossa niitä verrataan todellisiin arvoihin. Säätölaite ohjaa massavirtauksia edellämainittujen säätöelimien 10, 11 ja 12 avulla riippuen - todellisten arvojen todetuista poikkeamista tavoitearvoista. Höyrynkehittimen toimintatilan muuttaminen voidaan suorittaa jopa alle yhden sekun-30 nin. Siten on mahdollista muuttaa höyrytilaa erittäin nopeasti ja sopeuttaa se sterilointitehtävään optimaalisesti. Steriloinnin optimaalista kulkua varten annetut höyryn ajoittaiset tilamuutokset voidaan syöttää säätimeen 30 ohjelmoitujen ohjausten (esim. EPRO:ien) kautta.

35 ii 7 87142

Keksinnön mukaan toimiva höyrynkehitin on steri-lointitarkoituksia varten tähänastisiin, sähköllä lämmitettyihin höyrynkehittimiin verrattuna sikäli parempi, että sen jälkeen kun paine ja lämpötila on annettu eril-5 lisinä ja riippumattomina, voidaan höyrytiloja toteuttaa kyllästetyn ja tulistetun höyrytila-alueen laajoissa rajoissa. Tähänastisista höyrykehittimistä saadun höyryn parametrit ovat sitävastoin sidottuja veden olotiladiag-rammin höyrystymiskäyrään.

10 Tällöin on ensikerran mahdollista optimoida steri- lointiprosessi silmälläpitäen parasta sterilointivaiku-tusta minimiäjassa, ilman että ollaan jo edeltäkäsin rajoittavasti sidottuja höyrynkehittimen rakenteeseen.

Toisessa suoritusesimerkissä (kuvio 2) merkitään 15 ensimmäisen suoritusesimerkin osia vastaavia osia samoilla viitenumeroilla kuin kuviossa 1. Kuvio 2 esittää laitosta, jossa on useita kammioita 20, 21 ja 22, joihin johdetaan höyryä sterilointitarkoituksessa. Kysymyksessä voi olla esimerkiksi biotekniikassa käytetty fermentointilaitos. 20 Tässä tapauksessa olisi säiliö 20 varsinainen fermentoin-tisäiliö, kammio 21 esimerkiksi sulku vanhettavaa sondia 23 varten sen viemiseksi kammioon 20 ja kammio 22 olisi esimerkiksi osa panostuslaitetta, jota tarvitaan fermen-tointisäiliön 20 kuormaamiseen. Fermentointiprosessin ku-2 5 lusta riippuen on kammiot 20, 21 ja 22 steriloitava eri ajankohtina. Sen vuoksi on kukin näistä kammioista liitetty syöttöjohdolla 5 tai 5a tai 5b omaan höyrynkehittimeen 1 la tai Ib. Sinänsä, kuten höyrynkehitin ensimmäisessä suoritusesimerkissä, on kukin näistä höyrynkehittimistä 30 liitetty vetykaasu- happikaasu- sekä vesisäiliöön syöttö-johdoilla 2, 3, 4 tai 2a, 3a, 4a tai 2b, 3b, 4b, joissa on säätöventtiilit 10, 11, 12 tai 10a, 11a, 12a, tai 10b, 11b, 12b.

Koska keksinnön mukaan toimivissa höyrynkehittimis-35 sä on höyryntilaehtojen säätöalue äärimmäisen laaja, voivat kaikki kolme höyrynkehitintä olla samankokoisia.

87142 8 Höyrytilaehtojen ohjaus voi, kuten ensimmäisessä suoritusesimerkissä, tapahtua yhteisellä säätölaitteella 30, joka valvoo höyrytilaehtoja kammiossa 20 olevien antureiden 13 ja 14, kammiossa 21 olevien antureiden 13a ja 5 14a sekä kammiossa 22 olevien antureiden 13b ja 14b avulla. Venttiileitä 10, 11, 12 tai 10a, 11a, 11b tai 10b, 11b, 12b ohjataan mieluimmin erillisesti, niin että kuhunkin kammioon 20, 21 ja 22 säädetään kulloinkin oikeana ajankohtana sopiva höyrytila. Yksinkertaisissa käyttötar-10 koituksissa voidaan eri venttiileitä kuitenkin ohjata myös yhdessä.

Johtuen höyryparametrien, kuten paineen, lämpötilan, höyryn kosteuden sekä määrän määrätietoisesta sopeuttamisesta ja muuttamisesta fermentointisäiliössä, voidaan 15 kokonaissterilointiaikoja lyhentää ja sterilointivaiku-tusta parantaa tekniikan tasoon verrattuna.

Koska keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää pienissä, hinnaltaan edullisissa höyrynkehittimissä, voidaan fermentointilaitoksessa ilman muuta käyttää useita 20 erillisesti ohjattuja höyrynkehittimiä. Varsinaisen fer-mentointitilan lisäksi voidaan laitoksen muutkin kammiot, esimerkiksi sulkukammiot, kammiot elektrodien tai anturien sisäänvientikammiot tai näytteenottokammiot varustaa erillisillä, kiinteillä höyrynkehittimillä. Siten jäävät pois 25 tähänasti välttämättömät, kalliit ja häiriöille alttiit syöttöjärjestelmät keskushöyrynkehittimestä vastaavine höyrynvirtojen ohjauslaitteineen. Vaara väärästä käytöstä on minimoitu käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää.

Keksinnön mukaan toimivilla höyrynkehittimillä on 30 muita käyttöalueita höyrynkehitysprosesseissa farmasiassa sekä nesteiden, kuten maidon tai veren sterilointiin liittyvien erityissterilointilaitteiden yhteydessä, joissa vesihöyry tulee sterilointilaitteissa suoraan kosketukseen.

35

Claims (4)

87142

1. Höyrysterilointimenetelmä, tunnettu seu-raavista vaiheista: 5. vetyä ja happea johdetaan höyrynkehittimeen, - aikaansaadaan kuumaa höyryä polttamalla vetyä hapen kanssa höyrykehittimessä, jolloin samanaikaisesti johdetaan nestemäistä vettä kuumaan palamiskaasuun, joka vesi saatetaan höyrystymään, ja 10. johdetaan näin saatu höyry säiliöön, johon steri loitava tavara on sijoitettu, jolloin höyryn paine ja lämpötila mitataan ja sterilointiolosuhteita ohjataan tai säädetään siten, että toisaalta vedyn ja hapen syöttömää-riä ohjataan tai säädetään muuttumattomassa suhteessa ja 15 toisaalta veden syöttömäärää ohjataan tai säädetään edellisistä syöttömääristä riippumattomasti mitatun paineen ja lämpötilan mukaan.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kanne- t e c k n a d därav, att i vätskan som förängas tillförs 20 vätska som verkar steriliserande.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrystettävään nesteeseen lisä- 20 tään steriloivasti vaikuttavaa nestettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrytilaa ohjataan tai säädetään ajallisesti muuttuvasti ennalta annetun ohjelman mukaan.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vetyä ja happea käytetään stökiömetrisessä suhteessa. 87142 1. Ängsteriliseringsförfarande, känneteck-n a t av följande steg: 5. väte och syre leds in i en ängalstrare, - het änga ästadkoms genom att bränna väte med syre i ängalstraren, varvid samtidigt vätskeformigt vatten leds i den heta förbränningsgasen, vilket vatten bringas att förängas, och 10. den sälunda erhällna ängan leds i en behällare i vilken varan som skall steriliseras är placerad, varvid ängans tryck och temperatur mäts och steriliseringsför-hällande styrs eller regleras sälunda, att ä ena sidan vätets och syrets matningsmängder styrs eller regleras i 15 oföränderligt förhällande och ä andra sidan vattnets mat-ningsmängd styrs eller regleras oavhängigt frän föregäende matningsmängder och enligt uppmätt tryck och temperatur.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n-netecknat därav, att ängtillständet styrs eller regleras variabelt enligt tid enligt ett pä förhand givet program. 25

4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patent- kraven, kännetecknad därav, att väte och syre används i stökiömetrisk proportion.