FR2640380A1 - Process for measuring the content of ethylene oxide present in a gas mixture - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé de mesure de la teneur en oxyde d'éthylène contenu dans un mélange gazeux. The invention relates to a method for measuring the content of ethylene oxide in a gas mixture.
Des mélanges gazeux contenant de l'oxyde d'éthylène (en une proportion de l'ordre de 10%) sont couramment utilisés pour effectuer des stérilisations de matériels chirurgicaux ou médicaux. Habituellement, on contrôle l'efficacité du traitement de stérilisation par des tests biologiques consistant a incorporer dans le stérilisateur des cultures de microorganismes dont la destruction est un signe de l'efficacité du traitement. Ces tests sont longs et ralentissent l'exécution des opérations de stérilisation.Par ailleurs, lorsqu 'un traitement stérilisant se révèle inefficace, on a tendance habituellement å en tenir pour responsable la présence d'une teneur trop basse en oxyde d'éthylène, alors qu'en réalité de nombreux autres paramètres peuvent être mis en cause (température, pression, taux d'hygrométrie, durée du cycle de stérilisation, etc...). I1 serait donc intéressant de disposer de moyens simples permettant de mesurer la teneur en oxyde d'éthylène du mélange gazeux stérilisant å l'entrée du stérilisateur ou dans celui-ci afin de lever cette ambiguite. Gas mixtures containing ethylene oxide (in a proportion of the order of 10%) are commonly used to sterilize surgical or medical equipment. Usually, the effectiveness of the sterilization treatment is checked by biological tests consisting in incorporating into the sterilizer cultures of microorganisms whose destruction is a sign of the effectiveness of the treatment. These tests are lengthy and slow down the execution of sterilization operations. In addition, when a sterilizing treatment proves ineffective, there is usually a tendency to hold it responsible for the presence of too low an ethylene oxide content, so that in reality many other parameters can be called into question (temperature, pressure, humidity level, duration of the sterilization cycle, etc.). It would therefore be advantageous to have simple means making it possible to measure the content of ethylene oxide in the sterilizing gas mixture at the inlet to or in the sterilizer in order to remove this ambiguity.
De nombreuses méthodes d'analyse, décrites notamment dans la pharmacopée française, sont destinées å mesurer des traces d'oxyde d'éthylène résiduel (au niveau du ppm) dans le materiel stérilisé, mais ces méthodes ne conviennent pas pour mesurer des teneurs relativement élevées (de l'ordre de 10*) d'oxyde d'éthylène dans un mélange gazeux. Many methods of analysis, described in particular in the French pharmacopoeia, are intended to measure traces of residual ethylene oxide (at the ppm level) in sterilized material, but these methods are not suitable for measuring relatively high contents. (of the order of 10 *) of ethylene oxide in a gas mixture.
Par ailleurs, on connais des dispositifs de dosage d'un gaz contenu dans un mélange gazeux par absorption infrarouge. Ces dispositifs sont basés sur la propriété qu'ont tous les gaz, å l'exception des gaz monoatomiques et des gaz diatomiques constitués par deux atomes identiques, de posséder un spectre d'absorption dans l'infrarouge. Furthermore, devices are known for metering a gas contained in a gas mixture by infrared absorption. These devices are based on the property that all gases, with the exception of monoatomic gases and diatomic gases constituted by two identical atoms, have an absorption spectrum in the infrared.
Typiquement, un tel dispositif de dosage infrarouge comprend une source de rayonnement infrarouge dont le rayonnement est alternativement envoyé a travers une cellule de mesure parcourue par ledit mélange gazeux et 9 travers une cellule de référence remplie d'un gaz non absorbant tel que l'azote, et un récepteur disposé a la suite des cellules et comprenant une cuve de mesure coopérant avec l'armature mobile d'un condensateur. Les armatures du condensateur sont reliées a un capacimétre. Typically, such an infrared metering device comprises a source of infrared radiation, the radiation of which is alternately sent through a measurement cell traversed by said gas mixture and through a reference cell filled with a non-absorbent gas such as nitrogen. , and a receiver arranged after the cells and comprising a measuring tank cooperating with the movable frame of a capacitor. The capacitor plates are connected to a capacitance meter.
Normalement, la cuve de mesure est remplie du gaz å doser.Normally, the measuring tank is filled with the metering gas.
Le principe de fonctionnement d'un tel analyseur repose sur le fait que, lorsque le rayonnement infrarouge traverse la cellule de référence, il n'est pratiquement pas affaibli tandis que, lorsqu'il traverse la cellule de mesure, il subit un affaiblissement qui est d'autant plus important que la concentration en gaz à doser est élevée dans le mélange gazeux. La cuve de mesure qui est remplie du gaz a doser formant un filtre sélectif et reçoit alternativement les rayonnements ayant traversé la cellule de référence et la cellule de mesure est donc soumise å un échauffement différent selon que le rayonnement vient de traverser la cellule de référence ou la cellule de mesure. The operating principle of such an analyzer is based on the fact that when the infrared radiation passes through the reference cell, it is practically not weakened while, when it passes through the measurement cell, it undergoes a weakening which is all the more important as the concentration of gas to be metered is high in the gas mixture. The measuring tank which is filled with the metering gas forming a selective filter and receives alternately the radiation having passed through the reference cell and the measuring cell is therefore subjected to a different heating depending on whether the radiation has just passed through the reference cell or the measuring cell.
Cette différence de température se traduit par une variation de la pression régnant dans la cuve de mesure et, donc, par une différence de déformation de l'armature mobile du condensateur, laquelle engendre a son tour une variation de la capacité du condensateur. Cette variation de capacité est proportionnelle la concentration en gaz doser doser du mélange gazeux. On peut donc déduire la concentration en gaz å doser de la mesure de la capacité si on a préalablement étalonne l'appareil avec des mélanges gazeux a teneurs connues en gaz & doser. Colis on l'a dit, la cuve de mesure est habituellement remplie du gaz å doser.Toutefois, lorsqu'on veut doser de l'oxyde d ' éthylène contenu dans un mélange gazeux, on s'est aperçu qu'on ne pouvait pas remplir ladite cuve avec de l'oxyde d'éthylène en raison de son instabilité dans le temps due å sa propension å polymériser, ce qui fausse les résultats. I1 serait donc avantageux de trouver un moyen permettant de surmonter cette difficulté.This difference in temperature results in a variation of the pressure prevailing in the measurement tank and, therefore, in a difference in deformation of the movable frame of the capacitor, which in turn generates a variation in the capacitance of the capacitor. This variation in capacity is proportional to the gas concentration to be metered to be metered from the gas mixture. It is therefore possible to deduce the concentration of gas to be dosed from the measurement of the capacity if the apparatus has previously been calibrated with gas mixtures with known contents of gas & to be dosed. In the package we said, the measuring tank is usually filled with the gas to be dosed. However, when we want to dose ethylene oxide contained in a gas mixture, we realized that we could not fill said tank with ethylene oxide due to its instability over time due to its propensity to polymerize, which distorts the results. It would therefore be advantageous to find a way to overcome this difficulty.
Selon l'invention, la difficulté en question peut etre surmontée en remplaçant, dans la cuve de mesure de la cellule de mesure du dispositif de dosage par absorption infrarouge du genre décrit ci-dessus, l'oxyde d'éthylène par du méthane. According to the invention, the difficulty in question can be overcome by replacing, in the measuring cell of the measuring cell of the metering device by infrared absorption of the kind described above, ethylene oxide by methane.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de dosage d'un gaz contenu dans un mélange gazeux å l'aide d'un dispositif de dosage par absorption infrarouge comprenant une source de rayonnement infrarouge dont le rayonnement est alternativement envoyé å travers une cellule de mesure parcourue par ledit mélange gazeux et å travers une cellule de référence remplie d'un gaz non absorbant et un récepteur comportant une cuve de mesure habituellement remplie du gaz 9 doseret coopérant avec l'armature mobile d'un condensateur relié â un capacimètre, caractérisé en ce que
a) le gaz à doser est l'oxyde d'éthylène,
b) la cuve de mesure est remplie de méthane ou d'un mélange gazeux contenant du méthane,
c) on calibre initialement le dispositif de dosage d'abord avec une série de mélange gazeux étalons contenant des concentrations connues de méthane pour obtenir une courbe de la variation de la capacité mesurée en fonction de la concentration en méthane, puis avec une série de mélanges gazeux étalons contenant des concentrations connues d'oxyde d ' éthylène pour obtenir une courbe de la variation de la capacité mesurée en fonction de la concentration en oxyde d'éthylèn, de façon a établir a partir des courbes obtenues un coefficient de correspondance
K = ss capacité pour X* de CH,
t capacité pour X% de OC2H4 pour chaque valeur X de concentration, et
d) lorsqu'on veut effectuer le dosage d'un mélange gazeux contenant une concentration inconnue d'oxyde d'éthylène, on réétalonne le dispositif å l'aide de mélanges gazeux étalons contenant des concentrations connues de méthane pour obtenir une courbe de rgétalonnage de la variation de la capacité mesurée en fonction de la concentration en méthane, puis on procède au dosage dudit mélange gazeux contenant une concentration inconnue en oxyde d'ethylene ce qui donne une certaine valeur de la variation de la capacité dont on déduit la concentration en oxyde d'éthylène du mélange gazeux, connaissant le facteur K initialement déterminé, en se reportant 9 ladite courbe de reétalonnage. More specifically, the invention relates to a method for metering a gas contained in a gas mixture using an infrared absorption metering device comprising a source of infrared radiation, the radiation of which is alternately sent through a radiation cell. measurement traversed by said gas mixture and through a reference cell filled with a non-absorbent gas and a receiver comprising a measurement tank usually filled with gas 9 doseret cooperating with the movable armature of a capacitor connected to a capacitometer, characterized in that
a) the metering gas is ethylene oxide,
b) the measuring tank is filled with methane or a gaseous mixture containing methane,
c) the metering device is initially calibrated first with a series of standard gas mixtures containing known concentrations of methane in order to obtain a curve of the variation in the capacity measured as a function of the methane concentration, then with a series of mixtures gaseous standards containing known concentrations of ethylene oxide to obtain a curve of the variation of the capacity measured as a function of the concentration of ethylene oxide, so as to establish from the curves obtained a correspondence coefficient
K = ss capacity for X * of CH,
t capacity for X% of OC2H4 for each concentration value X, and
d) when it is wished to carry out the determination of a gas mixture containing an unknown concentration of ethylene oxide, the device is recalibrated using standard gas mixtures containing known concentrations of methane in order to obtain a calibration curve of the variation in the capacity measured as a function of the methane concentration, then the said gas mixture containing an unknown concentration of ethylene oxide is assayed, which gives a certain value of the variation in the capacity from which the oxide concentration is deduced ethylene of the gas mixture, knowing the factor K initially determined, referring to said recalibration curve.
Le méthane a été choisi comme gaz de substitution å l'oxyde d'éthylène dans la cuve de mesure du récepteur pour les raisons qu'il présente dans la gamme de longueurs d'ondes de 3000 3200 cm-l une bande d'absorption commune avec l'oxyde d'éthylène et qu'il est stable dans le temps. Methane was chosen as a substitute gas for ethylene oxide in the receiver's measurement tank for the reasons that it presents in the wavelength range of 3000 3200 cm-l a common absorption band with ethylene oxide and that it is stable over time.
Pour un dispositif de dosage donné par absorption infrarouge, on a trouvé qu'il existe une correspondance entre la capacité mesurée pour un mélange de concentration donnée en méthane et celle mesurée pour un mélange de meme concentration en oxyde d'éthylène. For a dosing device given by infrared absorption, it has been found that there is a correspondence between the capacity measured for a mixture of given concentration of methane and that measured for a mixture of the same concentration of ethylene oxide.
Pour chaque dispositif de dosage donné, il sera nécessaire de déterminer ce coefficient pour les diverses valeurs de concentration de la gamme de concentrations d'intérêt car tous les dispositifs de dosage ne sont pas rigoureusement identiques. For each given dosing device, it will be necessary to determine this coefficient for the various concentration values of the range of concentrations of interest since all the dosing devices are not strictly identical.
Deux séries de mesures permettent d'établir initialement les coefficients de correspondance
1) Calibrer le dispositif de dosage avec des mélanges étalons contenant b base de méthane, par exemple des mélanges CH4/CO2 contenant 4, 5, 7, 15 et 20* en volume de CH4. On obtient ainsi une courbe capacité - f (% en volume de CH4) t
2) Calibrer le dispositif avec des mélanges gazeux étalons & teneur connue en OC2H4, par exemple des mélanges étalons OC2H4/CF2C12 (Fréon 12) à 5, 8, 10, 12 et 15% en volume de OC2 H4. On obtient ainsi une courbe capacité - f (% en volume de OC2 H4 ). Two series of measurements allow initial establishment of the coefficients of correspondence
1) Calibrate the metering device with standard mixtures containing methane base, for example CH4 / CO2 mixtures containing 4, 5, 7, 15 and 20 * by volume of CH4. This gives a capacity curve - f (% by volume of CH4) t
2) Calibrate the device with standard gas mixtures & known content of OC2H4, for example standard mixtures OC2H4 / CF2C12 (Freon 12) at 5, 8, 10, 12 and 15% by volume of OC2 H4. This gives a capacity curve - f (% by volume of OC2 H4).
On déduit le facteur K pour chaque concentration X en volume K capacité & 1% en volume de CH4
ticapacite à à % en volume de OC2H4 à partir de ces deux séries de mesure.We deduct the factor K for each concentration X by volume K capacity & 1% by volume of CH4
ticapacite à à% en vol de OC2H4 from these two series of measurements.
Dans le cas du dispositif dont disposait la
Demanderesse (analyseur COSMA Diamant 6000), on a pu mettre en évidence un coefficient K de correspondance pour chaque valeur de concentration en volume. Par exemple, pour une concentration de 10% en volume, on a trouvé K capacité pour 10% en volume de CH4 nJ 2
# capacité pour 10% en volume de OC2H4
Par la suite, lorsqu'on veut effectuer des mesures, il convient de réétalonner le dispositif à l'aide de mélanges étalons à base de méthane avant de procéder au dosage du mélange gazeux contenant de l'oxyde d'éthylène de façon à éliminer toutes les influences que pourraient avoir sur les variations de capacité d'autres caractéristiques du dispositif ou des gaz employés. A partir de cette courbe de réétalonnage et des valeurs du facteur K initialement déterminées pour le dispositif utilisé, on pourra facilement déterminer la teneur en oxyde d'éthylène dudit mélange à doser. In the case of the device available to the
Applicant (COSMA Diamant 6000 analyzer), we were able to identify a K coefficient of correspondence for each concentration value by volume. For example, for a concentration of 10% by volume, we found K capacity for 10% by volume of CH4 nJ 2
# capacity for 10% by volume of OC2H4
Subsequently, when it is desired to carry out measurements, the device should be recalibrated using methane-based standard mixtures before measuring the gaseous mixture containing ethylene oxide so as to eliminate all the influences that could have on the variations in capacity of other characteristics of the device or of the gases used. From this recalibration curve and the K factor values initially determined for the device used, it will be possible to easily determine the ethylene oxide content of said mixture to be assayed.
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