PT2782604E - Aparelho de desinfeção e esterilização por gás de plasma - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

APARELHO DE DESINFEÇÃO E ESTERILIZAÇÃO POR GÁS DE PLASMA

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a sistemas de esterilização e/ou desinfeção adequados para utilização clinica, p. ex. no corpo humano ou animal. Por exemplo, a invenção pode fornecer um sistema que pode ser utilizado para destruir ou tratar determinadas bactérias e/ou vírus associados ao sistema biológico humano ou animal e/ou ao ambiente circundante. Em particular, a invenção pode ser adequada para a esterilização e/ou desinfeção das mãos de um utilizador, p. ex. num ambiente clínico, tal como um hospital, uma cirurgia médica ou afins. Este equipamento também pode ser utilizado na indústria alimentar para a desinfeção ou esterilização das mãos dos funcionários, dos alimentos ou do acondicionamento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A esterilização é uma ação ou um processo que destrói ou elimina formas microscópicas de vida, p. ex. micro-organismos, bactérias, etc. Durante o processo de esterilização por plasma, são produzidos agentes ativos. Estes agentes ativos podem incluir radicais livres e fotões ultravioletas de alta intensidade, que são átomos ou conjuntos de átomos com eletrões quimicamente ímpares. Uma funcionalidade atrativa da esterilização por plasma é o facto de ser possível alcançar a esterilização em temperaturas relativamente baixas, tal como a temperatura corporal. A esterilização por plasma tem igualmente o benefício de ser segura para o cirurgião e para o paciente. No caso da desinfeção das mãos, pode ser utilizado o plasma frio em vez do gel de álcool, cuja utilização repetida pode causar diversos problemas relacionados com a pele.

Os plasmas de pressão atmosférica de baixa temperatura podem ser utilizados para substituir métodos convencionais de esterilização e oferecer uma clara vantagem em relação aos meios existentes de esterilização em termos da respetiva natureza não tóxica, dos efeitos de tratamento imediatos e da capacidade para produzir o plasma numa gama de níveis de energia e numa gama de formas diferentes. Numa circunstância à temperatura ambiente, o plasma é normalmente suportado por campos eletromagnéticos (EM). Os eletrões absorvem energia de um campo elétrico e transferem parte desta energia para partículas pesadas no plasma. Se os eletrões não tiverem oportunidades suficientes para transferir a respetiva energia, os componentes de plasmas mais pesados mantêm-se em temperaturas muito mais baixas em comparação com os eletrões. Esses plasmas são designados por plasmas não térmicos e as respetivas temperaturas de gás podem ser tão baixas como a temperatura ambiente.

Um plasma não térmico pode ser utilizado para criar partículas de plasma altamente reativas (incluindo p. ex. eletrões, iões, radicais e outras espécies quimicamente ativas) e radiação ultravioleta (UV), que por sua vez podem ser utilizadas para desinfetar e esterilizar tecido biológico, superfícies externas de trabalho ou instrumentos cirúrgicos. Por exemplo, os fotões UV no plasma podem afetar células de bactérias induzindo a formação de dímeros de timina no respetivo ADN. Isto inibe a capacidade das bactérias para se replicarem corretamente. Este efeito pode ser particularmente útil quando for desejável reduzir o nível de bactérias, mas não destrui-lo totalmente, isto é, de modo a não destruir a flora natural do corpo.

Quanto mais perto a fonte de plasma estiver relativamente ao tecido biológico (ou outras superfícies) e quanto mais elevado for o campo elétrico no plasma, maiores serão a intensidade e a eficácia do processo de tratamento de esterilização por plasma não térmico. 0 documento WO 2009/060213 divulga um sistema de esterilização que tem uma fonte de radiação de micro-ondas não ionizante controlável (p. ex. capaz de modulação de uma maneira ajustável) para o fornecimento de energia de micro-ondas para a combinação com um gás (p. ex. um gás inerte ou uma mistura de gases inertes) para produzir plasma atmosférico. Um exemplo do sistema ai descrito inclui uma unidade de divisão de potência disposta para dividir energia de micro-ondas (p. ex. de uma estrutura de alimentação de micro-ondas, tal como um cabo coaxial) entre uma diversidade de regiões de geração de plasma, em que uma alimentação de gás foi ligada para fornecer gás a cada região de geração de gás, e na qual as saídas das diversas regiões de geração de plasma se encontravam dispostas espacialmente para fornecer uma linha ou camada substancialmente uniforme de plasma a partir de uma diversidade de plasmas gerados em cada respetiva região de geração de plasma. A hipótese de fornecer dez ou mais regiões de geração de plasma situadas numa grelha que define uma abertura, em que os plasmas das regiões de geração de plasma foram direcionados para o interior a partir da grelha para fornecer uma camada de plasma aos componentes que passam pela grelha, foi considerada. Em particular, este pedido de patente descreve um aparelho para a esterilização das mãos, em que são fornecidos jatos de plasma móveis numa caixa na qual é possível inserir as mãos .

Para acionar o plasma, é desejável ter um campo elétrico elevado (p. ex. alta tensão ou elevada condição de impedância). Em conformidade, é necessário preparar um estado de elevada impedância, de modo a permitir a alta tensão (campo elétrico elevado) necessária para dividir o gás a ser gerado. Numa forma de realização descrita no documento WO 2009/060213, a condição de alta tensão (elevada impedância) é preparada utilizando um circuito de retorno que utiliza um circuito de oscilador de baixa frequência (p. ex. radiofrequência) e um transformador, cuja bobinagem primária é ligada ao circuito de oscilador de baixa tensão através de um ativador e dispositivo de comutação (p. ex. chip de ativação de portas e um MOSFET ou BJT de potência) adequados. A disposição gera impulsos de alta tensão ou picos que acionam ou então iniciam o plasma.

Depois de o plasma ser acionado, a impedância verificada pela estrutura de alimentação de potência de micro-ondas é alterada devido à alteração do gás não condutor para o plasma condutor. Neste caso, é desejável fornecer eficientemente a energia de micro-ondas ao plasma, de modo a prolongá-lo. É desejável que a totalidade (ou a maior parte) da energia de micro-ondas seja acoplada ao plasma. Em conformidade, é desejável fazer corresponder a impedância do gerador (isto é, a impedância da estrutura de alimentação de potência de micro-ondas) com a impedância do plasma.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção é idealizada com base na divulgação do documento WO 2009/060213 para fornecer um aparelho de esterilização por gás de plasma que pode ser particularmente adequado da perspetiva da eficiência do custo e da segurança do utilizador para a incorporação num instrumento de desinfeção ou esterilização das mãos produzido em massa.

No geral, a invenção propõe um sistema de esterilização ou desinfeção no qual é gerado plasma não térmico nos impulsos, em que cada impulso de energia de frequência de micro-ondas utilizado para prolongar cada impulso de plasma é utilizado para desencadear um impulso de acionamento de radiofrequência que aciona o plasma. Ao sincronizar o impulso de acionamento e o impulso de prolongamento desta maneira, a invenção pode aumentar a certeza de cada acionamento de plasma e pode permitir um fornecimento de energia eficiente ao plasma, que por sua vez fornece a energia para a esterilização ou desinfeção.

De acordo com a invenção, pode ser fornecido um aparelho de esterilização por plasma (isto é, um aparelho de geração de plasma não térmico para a esterilização ou desinfeção de superfícies) compreendendo: uma cavidade de micro-ondas ligável para receber impulsos de radiação de frequência de micro-ondas a partir de uma fonte de micro-ondas; uma diversidade de acopladores de micro-ondas, cada acoplador de micro-ondas sendo disposto para acoplar energia de micro-ondas fora da cavidade de micro-ondas a uma respetiva zona de acionamento de plasma, cada zona de acionamento de plasma tendo um trajeto de fluxo de gás através da mesma; uma alimentação de gás ligável para fornecer gás ionizável a cada trajeto de fluxo de gás; e um circuito de geração de sinal de acionamento disposto para fornecer um impulso de energia de radiofrequência (RF) a cada zona de acionamento de plasma para gerar aí um campo elétrico elevado para acionar um plasma não térmico no gás ionizável presente no trajeto de fluxo de gás, em que o circuito de geração de sinal de acionamento inclui circuitos de controlo dispostos para utilizar uma característica detetável de um impulso de radiação de frequência de micro-ondas recebido na cavidade de micro-ondas para desencadear a geração do impulso de energia RF. A presença de uma diversidade de zonas de acionamento de plasma permite que o aparelho emita uma região de plasma que abranja uma área maior comparativamente ao que é possível com um único jato de plasma. A presente invenção propõe assim a utilização de sinais diferentes (p. ex. a partir de fontes diferentes) para acionar o plasma e prolongá-lo, mas sincroniza estas fontes para aumentar a certeza de que a energia de micro-ondas é fornecida à cavidade apenas quando um plasma se encontra presente.

Nesta especificação, "frequência de micro-ondas" pode ser utilizada em geral para indicar uma gama de frequência de 400 MHz a 100 GHz, mas preferencialmente a gama de 1 GHz a 60 GHz. As frequências especificas que foram consideradas são: 915 MHz, 2,45 GHz, 3,3 GHz, 5,8 GHz, 10 GHz, 14,5 GHz e 24 GHz. Em oposição, esta especificação utiliza "radiofrequência" ou "RF" para indicar uma gama de frequência que seja, pelo menos, três ordens de magnitude inferior, p. ex. 100 kHz a 500 kHz. A cavidade de micro-ondas pode ser qualquer recinto adequado para suportar um campo eletromagnético correspondente aos impulsos recebidos de radiação de frequência de micro-ondas. A cavidade de micro-ondas pode compreender um comprimento de guia de ondas com um tamanho para suportar a propagação da radiação de frequência de micro-ondas recebida no modo TEi0. Por exemplo, para frequências de micro-ondas de cerca de 2,45 GHz, pode ser utilizado um guia de ondas WR340. O comprimento da cavidade pode corresponder a um número inteiro de metades de comprimentos de onda da radiação de frequência de micro-ondas a ser suportada. Por exemplo, a cavidade pode ter um comprimento de funcionamento de cerca de 250 mm para frequências de micro-ondas de cerca de 2,45 GHz. A cavidade de micro-ondas pode ter uma entrada localizada de modo a corresponder a um máximo de campo do campo eletromagnético ai suportado. Por exemplo, a entrada pode situar-se a uma distância correspondente a um múltiplo impar de um quarto de comprimento de onda relativamente a uma extremidade fechada (ou em curto-circuito) da cavidade. A entrada pode compreender um conetor SMA ou de tipo N adequado, p. ex. para ligar a um cabo de alimentação de micro-ondas (p. ex. uma linha coaxial flexível ou guia de ondas) que transporta os impulsos de radiação de frequência de micro-ondas a partir da fonte. A entrada também pode compreender um lançamento direto a partir da fonte de magnetrão (ou outro, isto é, tubo de ondas progressivas), isto é, um monopolo de um quarto de onda (ou antena de quadro) acoplado (ou ligado) diretamente à secção de guia de ondas. Por exemplo, o monopolo de um quarto de onda pode ser ligado à cavidade de guia de ondas a uma distância de um quarto de comprimento de onda (ou múltiplo impar do mesmo) relativamente à parede em curto-circuito da cavidade de guia de ondas. A fonte de micro-ondas pode ter uma potência de saída capaz de fornecer à cavidade de micro-ondas uma radiação de frequência de micro-ondas com uma potência média de 50 W ou mais. O nível de potência fornecido pode ser inferior ao nível de potência de saída devido a perdas no cabo de alimentação de micro-ondas e conetor de entrada, etc. Por exemplo, se a perda total entre a fonte de micro-ondas e a cavidade de micro-ondas for de 3 dB, a potência de saída da fonte de micro-ondas será, pelo menos, de 100 W para alcançar uma potência média de 50 W na cavidade. A fonte de micro-ondas pode ser um magnetrão, que pode ser acoplado diretamente à cavidade, de modo a superar a perda de cabo desnecessária, isto é, a perda de inserção do cabo. Existe a possibilidade de ter mais de uma fonte para cada cavidade, p. ex. a cavidade de micro-ondas pode compreender uma diversidade de entradas, cada entrada fornecendo radiação de frequência de micro-ondas a partir de uma respetiva fonte (p. ex. magnetrão, tubo de ondas progressivas, clistrão ou fonte de estado sólido). A fonte de micro-ondas pode incluir um dispositivo de comutação para os impulsos da radiação de frequência de micro-ondas. Num exemplo, o dispositivo de comutação pode ser disposto para fornecer impulsos de radiação de frequência de micro-ondas com uma duração de 40 ms e um ciclo de funcionamento de 2/7, isto é, um ciclo compreendendo um período ON (ligado) de 40 ms seguido por um período OFF (desligado) de 100 ms. Neste exemplo, o plasma pode ser acionado utilizando uma rajada de 1 ms de 100 kHz de energia RF, com uma amplitude de cerca de 400 V no máximo, em que a rajada de energia RF é sincronizada com a extremidade dianteira do impulso de micro-ondas. Ao utilizar uma potência máxima de cerca de 50 W, este perfil de tratamento é eficaz no tratamento de Clostridium difficile nos estados vegetativo e dormente.

Neste caso, "impulso de energia RF" significa a transmissão de energia RF para um período distinto de tempo, p. ex. 10 ms ou menos, preferencialmente 1 ms. Este período distinto de transmissão de energia RF também pode ser referido como uma rajada de energia RF. Cada impulso de energia RF pode compreender uma diversidade de rajadas de energia RF. Para desencadear o impulso de energia RF (igualmente aqui referido como o impulso de acionamento RF), o aparelho pode incluir um acoplador de sinais de micro-ondas ligado numa entrada de sinais de micro-ondas à cavidade de micro-ondas (p. ex. a entrada descrita abaixo) para acoplar uma porção da radiação de frequência de micro-ondas recebida na cavidade (isto é, porção do impulso de radiação de frequência de micro-ondas) aos circuitos de controlo do circuito de geração de sinal de acionamento. O acoplador de sinais de micro-ondas pode ser um acoplador direcional, p. ex. um acoplador direcional direto de 10 dB. O circuito de geração de sinal de acionamento pode ser disposto para condicionar e/ou processar o sinal do acoplador de sinais de micro-ondas para formar um sinal de controlo (sinal de seleção) com base na característica detetável do impulso de radiação de frequência de micro-ondas. O sinal de controlo é utilizado pelo circuito de geração de sinal de acionamento para gerar o impulso de acionamento RF ou uma rajada de impulsos de acionamento RF. A característica detetável pode ser a extremidade ascendente do impulso de radiação de micro-ondas. Em alternativa, pode ser a amplitude do impulso ou a extremidade descendente do impulso.

Os circuitos de controlo podem incluir um comparador de limiar e um diferenciador disposto de modo a transformar o sinal do acoplador de sinais de micro-ondas num impulso. Os circuitos de controlo podem ser implementados através de uma disposição de circuito analógico, em que a extensão do referido impulso está relacionada com a constante de tempo C-R de um circuito de diferenciador unipolar e a tensão de referência no pino de inversão de um comparador de limiar que segue o diferenciador. A energia de micro-ondas acoplada fora da cavidade de micro-ondas pelo acoplador de sinais de micro-ondas pode ser condicionada por um detetor de micro-ondas antes do envio ao comparador de limiar. 0 detetor de micro-ondas pode ser um díodo Schottky ou de túnel com um tempo de resposta de 100 ns ou menos, p. ex. de 10 ns a 100 ns, o que pode ser suficientemente rápido para permitir o funcionamento correto do resto do circuito.

Para a geração do impulso de acionamento RF a partir do sinal de controlo, o circuito de geração de sinal de acionamento pode compreender uma fonte RF continua (p. ex. um oscilador de percurso livre com portas), um ativador de portas MOSFET, um MOSFET de potência e um transformador com uma relação de transformação superior à unidade. Por exemplo, uma relação de transformação de 1:100 pode permitir 10 V na bobinagem primária para fornecer 1000 V na bobinagem secundária para a utilização no acionamento no plasma. O MOSFET de potência específico utilizado pode ser selecionado em termos da respetiva tensão máxima, classificação atual e tempos de ativação/desativação. O sinal de controlo pode ser combinado logicamente (p. ex. utilizando uma porta AND) com a saída da fonte RF continua para gerar um sinal RF de impulso para a utilização como uma entrada para o circuito de ativador de portas, que por sua vez é utilizado para comutar o MOSFET de potência para produzir uma tensão na bobinagem primária do transformador. Os circuitos de controlo podem ser dispostos para definir a duração do sinal de controlo para 10 ms ou menos. Deste modo, a duração da rajada de energia RF pode ser de 10 ms ou menos, p. ex. 1 ms.

Se a duração do controlo for 10 ms e o oscilador estiver a percorrer livremente numa frequência de 100 kHz e o ciclo de funcionamento for de 50%, o impulso de acionamento RF irá compreender uma rajada de impulsos com um tempo ON de 5 ps e um tempo OFF de 5 ps gerados para um período de 10 ms. Por outras palavras, serão gerados mil impulsos RF de 5 ps a seguir à extremidade dianteira de cada rajada de energia de micro-ondas. O desencadeador para iniciar os mil impulsos RF será proveniente da extremidade dianteira do impulso derivado da rajada de energia de micro-ondas que foi acoplada e retificada.

Noutros exemplos, o sinal RF de impulso pode ser desencadeado por um sinal de controlo a partir de um microprocessador ou afins, que pode ser disposto para detetar a porção da radiação de frequência de micro-ondas acoplada a partir da cavidade (p. ex. através de um detetor de díodos ou um detetor heteródino/homódino ou afins). O diferenciador descrito acima pode ser realizado em hardware ou software.

O circuito de geração de sinal de acionamento pode compreender uma diversidade de circuitos de acionamento RF, em que cada circuito de acionamento RF compreende um ativador de portas, um MOSFET de potência e um transformador, e é disposto para fornecer um impulso de acionamento RF a uma respetiva zona de acionamento de plasma. Os diversos circuitos de acionamento RF podem partilhar a mesma fonte RF contínua (p. ex. oscilador de baixa tensão) , ou cada um deles pode ter a respetiva própria fonte RF. Contudo, os diversos circuitos de acionamento RF podem receber uma entrada comum, isto é, o sinal de controlo descrito acima. Por exemplo, os circuitos de controlo podem compreender um divisor de sinal RF disposto para dividir o sinal de controlo de modo a gerar um sinal de entrada separado para cada circuito de acionamento RF.

Os diversos acopladores de micro-ondas podem ser dispostos numa ou em mais filas (p. ex. numa fileira retangular) na cavidade de micro-ondas. Num exemplo, cada fila tem sete acopladores de micro-ondas. 0 impulso de acionamento RF para cada fila pode ser sequenciado de uma maneira em que o plasma pareça ser continuo, isto é, as filas de plasma podem ser separadamente iniciadas utilizando um impulso de acionamento. É possível que exista um atraso entre a iniciação da primeira fila e da segunda fila, e da segunda fila e da terceira fila, e assim sucessivamente. 0 atraso entre impulsos de acionamento consecutivos pode ser, por exemplo, de 100 ps ou 1 ms. Considerando este cenário, se a fileira compreender dez filas, toda a fileira estará a emitir plasma num período de tempo de 1 ms ou 10 ms respetivamente (isto é, operação quase contínua). Uma vantagem desta disposição é o facto de reduzir a potência necessária a partir da fonte de micro-ondas . O impulso de acionamento pode ser multiplexado utilizando uma disposição de MOSFET/BJT ou relé adequada. Em alternativa, um circuito de impulsos de acionamento RF separado pode ser ligado a cada fila de plasma, e o sinal de ativação para cada circuito de acionamento de plasma pode ser sequenciado introduzindo um atraso de tempo entre sinais de ativação adjacentes, isto é, o oscilador RF de baixa potência pode ser aplicado no primeiro circuito de acionamento RF 1 ms antes de ser aplicado no segundo circuito de acionamento RF, e por isso a segunda fila de plasma é iniciada 1 ms após a primeira fila.

Cada zona de acionamento de plasma pode estar situada fora da cavidade de micro-ondas. Cada zona de acionamento de plasma pode ser definida por um par de condutores entre os quais é possível desenvolver uma alta tensão, gerando assim o campo elétrico elevado. Os condutores de cada zona de acionamento de plasma podem ser ligáveis ao respetivo circuito de acionamento RF. Conforme descrito acima, a saída de cada circuito de acionamento RF pode ser uma rajada com portas de energia RF, p. ex. uma rajada de picos ou impulsos RF de alta tensão sinusoidais durante um período de tempo de 1 ms. A tensão máxima dos impulsos de acionamento RF pode ser de 1 kV ou mais. 0 circuito de acionamento RF aqui divulgado não é limitado a uma disposição que utiliza um ativador de portas MOSFET, MOSFET de potência e transformador. É possível utilizar outros dispositivos e configurações de circuito que produzam uma rajada ou um impulso de energia RF de alta tensão capaz de acionar o plasma no período de tempo necessário, p. ex. um transístor de junção bipolar (TJB) de potência, um transistor bipolar de porta isolada (IGBT) de potência, um tirístor, um autotransformador, uma disposição de circuitos duplicadores de tensão (pilha de Cockcroft), etc.

Numa forma de realização, cada zona de acionamento de plasma compreende uma conduta dielétrica que se estende fora da cavidade de micro-ondas e define o trajeto de fluxo de gás. A conduta pode ser feita de um dielétrico adequado de baixa perda, tal como quartzo. A utilização de um dielétrico de baixa perda garante que o calor gerado pelos impulsos de acionamento RF seja mantido o mais baixo possível. Cada zona de acionamento pode incluir uma disposição coaxial compreendendo um condutor interior situado dentro da conduta dielétrica e um condutor exterior separado do condutor interior pela conduta dielétrica, em que o circuito de geração de sinal de acionamento é ligado à disposição coaxial para gerar um campo elétrico elevado no interior da conduta dielétrica no fornecimento do impulso de energia de radiofrequência (RF) (isto é, o impulso de acionamento RF). 0 campo elétrico elevado é assim gerado entre os condutores interiores e exteriores. A conduta dielétrica, se existente, pode impedir o movimento em arco e pode confinar o fluxo de gás ionizável ao interior do campo elétrico elevado. A alimentação de gás pode ser disposta para introduzir o gás na zona de acionamento de plasma nesta região. É desejável que o trajeto de fluxo de gás passe pela posição do máximo do campo E gerado pelo impulso de acionamento RF. 0 circuito de acionamento RF pode ser ligado à disposição coaxial através de uma alimentação coaxial. A alimentação coaxial pode compreender um condutor exterior ligado à terra eletricamente ligado ao condutor exterior da disposição coaxial e um condutor interior ativo eletricamente ligado ao condutor interior da disposição coaxial. 0 condutor interior ativo pode passar por uma abertura na conduta dielétrica. A alimentação coaxial pode compreender um elemento de bloqueio de micro-ondas disposto para proteger o circuito de geração de sinal de acionamento contra a energia de micro-ondas na zona de acionamento de plasma. Por outras palavras, o elemento de bloqueio de micro-ondas pode impedir que a energia de micro-ondas seja acoplada fora da zona de acionamento de plasma pelo condutor interior da alimentação coaxial. 0 elemento de bloqueio também pode funcionar para impedir que a energia RF irradie fora do circuito.

Num exemplo, a alimentação coaxial pode compreender uma linha de saída coaxial com um condutor interior ligado ao condutor interior da disposição coaxial e um condutor exterior ligado ao condutor exterior da disposição coaxial, em que o elemento de bloqueio de micro-ondas compreende um ou mais stubs (comprimentos de linha de transmissão) de um quarto de comprimento de onda e/ou um indutor no, ou ligado ao, condutor interior da linha de saída coaxial. Para um dispositivo de escala pequena, pode ser preferível utilizar um indutor, uma vez que o fornecimento de um stub de um quarto de comprimento de onda para cada zona de acionamento de plasma pode necessitar de demasiado espaço. Para ilustrar, um stub de um quarto de comprimento de onda para energia de frequência de micro-ondas em 2,45 GHz no ar tem um comprimento de mais de 3 cm. Se for utilizado um indutor, é preferencialmente um indutor de fio enrolado feito de um condutor de baixa perda, tal como prata, e que tenha preferencialmente um núcleo magnético.

Numa forma de realização da invenção, o condutor interior da disposição coaxial faz, pelo menos, parte do acoplador de micro-ondas para a respetiva zona de acionamento de plasma. Esta disposição reduz o número de componentes na zona de acionamento de plasma. 0 acoplador de micro-ondas é descrito mais pormenorizadamente abaixo.

Cada acoplador de micro-ondas pode compreender um membro condutor com uma primeira porção que se projeta para dentro de uma cavidade de micro-ondas, isto é, uma secção cilíndrica ou retangular oca feita de um condutor de baixa perda (ou um guia de ondas) e uma segunda porção que se estende para fora a partir da cavidade de micro-ondas para a respetiva zona de acionamento de plasma, em que o comprimento da primeira porção que é exposta na cavidade de micro-ondas é determinado com base na intensidade de campo da energia de micro-ondas na cavidade de micro-ondas. Com esta disposição, é possível garantir que uma quantidade desejada de energia (p. ex. uma quantidade igual de energia em cada acoplador) é acoplada fora da cavidade. Num exemplo simples, os acopladores de micro-ondas podem ser alinhados com os máximos de intensidade de campo na cavidade de micro-ondas. Numa disposição assim, o espaço entre os mesmos deve ser cerca de metade do comprimento carregado (isto é, o comprimento de onda da radiação de frequência de micro-ondas guiada pela cavidade de micro-ondas). Contudo, uma vez que a potência de micro-ondas é acoplada fora da cavidade de micro-ondas enquanto a radiação de frequência de micro-ondas se propaga ao longo da cavidade para longe da entrada, a intensidade de campo diminui. Em conformidade, pode ser desejável aumentar a quantidade da primeira porção que é exposta na cavidade de micro-ondas para os acopladores de micro-ondas que se encontram mais longe da entrada em relação aos acopladores de micro-ondas que se encontram mais perto da entrada. Com esta configuração, a partilha de potência de micro-ondas extraída pelos acopladores de micro-ondas pode ser igualada, o que facilita a geração de uma camada de plasma uniforme.

Além disso ou em alternativa, para igualar a potência de micro-ondas disponível em cada zona de acionamento de plasma, pode ser necessário incluir uma disposição de stubs de sintonização no interior da cavidade de micro-ondas para alterar o campo, ou a distribuição de campos, estabelecido dentro da cavidade de guia de ondas. Os stubs de sintonização podem encontrar-se no mesmo lado/face dos acopladores de micro-ondas, no lado/face oposto dos acopladores de micro-ondas, ou num ou em ambos os lados/faces ortogonais em relação ao lado/face onde se encontram os acopladores de micro-ondas. Os stubs de sintonização podem ser ajustáveis. Por exemplo, podem compreender parafusos metálicos ou dielétricos que se projetam para dentro da cavidade e cujo comprimento pode ser ajustado através de meios mecânicos externamente a partir de fora da cavidade de guia de ondas. Contudo, para os dispositivos produzidos em massa em que as localizações e os comprimentos dos stubs de sintonização já se encontram determinados, os stubs de sintonização podem ser postes ou hastes de sintonização estáticos.

Noutros exemplos, pode ser desejável que os acopladores de micro-ondas tenham um espaçamento mais próximo, p. ex. para permitir que as zonas de acionamento de plasma (e por fim os jatos de plasma emitidos a partir das zonas de acionamento de plasma) se encontrem mais próximas umas em relação às outras. 0 espaçamento dos acopladores de micro-ondas adjacentes em cerca de menos de metade do comprimento de onda carregado pode facilitar a geração de uma "camada" de plasma, uma vez que os jatos de plasma individuais podem ser colocados mais perto uns dos outros. Um espaçamento mais próximo assim significa inevitavelmente que nem todos os acopladores de micro-ondas irão alinhar-se com os máximos de campo na cavidade de micro-ondas. Nesta disposição, talvez seja portanto necessário efetuar mais adaptações à quantidade dos acopladores de micro-ondas que se encontram expostos na cavidade de micro-ondas, pelo que quanto mais baixa for a intensidade de campo maior será a quantidade da primeira porção que se encontra exposta. A cavidade de micro-ondas pode ser disposta para suportar substancialmente toda a energia de micro-ondas recebida num único modo de guia de ondas (p. ex. o modo TEio). Com esta disposição, podem existir dois fatores que regulam a quantidade da primeira porção que se encontra exposta: (i) a distância do acoplador de micro-ondas em relação aos máximos de campo mais próximo, e (ii) a distância do acoplador de micro-ondas desde a entrada da radiação de frequência de micro-ondas até à cavidade de micro-ondas. À medida que estas distâncias aumentam, também aumenta a quantidade da primeira porção que necessita de ser exposta, de modo a alcançar uma partilha igual da potência acoplada. Por outras palavras, a quantidade da primeira porção de cada membro condutor que se encontra exposto na cavidade de micro-ondas é determinada com base na posição do respetivo acoplador de micro-ondas relativamente à distribuição de campo do modo de guia de ondas, e na distância entre o acoplador de micro-ondas e a localização na qual a energia de micro-ondas é recebida na cavidade. 0 referido acoplador pode ser uma sonda de campo E ou uma disposição de circuito de campo H. 0 gás ionizável pode ser ar ou um gás inerte adequado, p. ex. árgon. Preferencialmente, a alimentação de gás compreende uma entrada de gás para o fornecimento de gás ao trajeto de fluxo de gás de cada zona de acionamento de plasma numa localização fora da cavidade de micro-ondas. 0 gás pode ser canalizado em cada zona de acionamento de plasma individual utilizando um tubo de alimentação de gás separado. Em alternativa, as entradas podem ser interligadas (em série ou paralelamente) para a alimentação de uma diversidade de zonas de acionamento de plasma, p. ex. uma fila de zonas de acionamento de plasma. Numa disposição assim, o sistema de alimentação de gás e o sistema de alimentação de energia de micro-ondas encontram-se separados um do outro até à própria zona de acionamento de plasma. Contudo, noutras formas de realização, talvez seja possível que a alimentação de gás inclua uma entrada para a cavidade de micro-ondas e uma diversidade de saídas da cavidade de micro-ondas, cada saída conduzindo até uma respetiva zona de acionamento de plasma, em que o gás ionizável se desloca pela cavidade de micro-ondas para chegar às zonas de acionamento de plasma. Por exemplo, cada acoplador de micro-ondas pode ser preso na respetiva saída da própria zona de acionamento de plasma por um conetor permeável ao gás. 0 aparelho de esterilização por plasma descrito acima pode ser incorporado num aplicador de esterilização/desinfeção para a utilização num instrumento adequado para a esterilização/desinfeção de partes do corpo humano, em particular as mãos. 0 instrumento pode compreender um compartimento com uma reentrância para receber as mãos de um utilizador. É possível montar um ou mais aplicadores de esterilização/desinfeção no compartimento, de modo a que o plasma gerado possa ser utilizado para criar agentes ativos (p. ex. partículas ionizadas ou outros radicais) para a esterilização das mãos do utilizador. Num exemplo, existem quatro aplicadores no instrumento; um aplicador para cada lado de cada uma das mãos do utilizador.

Os agentes ativos produzidos pelo plasma podem ser distribuídos utilizando uma fileira de zonas de acionamento de plasma espalhadas por uma face de uma única cavidade de guia de ondas. Num instrumento com quatro aplicadores, podem existir 100 ou mais zonas de acionamento de plasma (p. ex. 25 ou mais por aplicador) para fornecer uma distribuição desejável. Em alternativa, os agentes ativos produzidos a partir de uma única zona de acionamento de plasma podem ser distribuídos ligando a saída da zona de acionamento de plasma a um dispositivo de difusão. O dispositivo de difusão pode ser uma caixa ou câmara de vedação com uma fileira de aberturas numa superfície da mesma para permitir a expulsão das espécies ativas, p. ex. para dentro da reentrância do instrumento na superfície das mãos do utilizador. Por exemplo, o dispositivo de difusão pode ser uma caixa retangular com a fonte de plasma a entrar na face superior e quatro orifícios na face inferior para a emissão ou o fornecimento das espécies. Esta disposição pode permitir que o dispositivo forneça uma camada de agentes ativos com menos zonas de acionamento de plasma.

Para fomentar o fluxo dos agentes ativos para o exterior, é possível ligar uma alimentação de gás de insuflação (que pode utilizar o mesmo ou um gás diferente da alimentação de gás de plasma) ao dispositivo de difusão. Igualmente, pode ser fornecido um ventilador para retirar os agentes ativos do dispositivo de difusão.

Noutra forma de realização, o gás pode entrar na cavidade de guia de ondas numa única porta de entrada e encher a cavidade de guia de ondas. 0 gás no interior da cavidade de guia de ondas pode então ser utilizado para entrar em cada região de geração de plasma através de ranhuras ou portas de saída na cavidade de guia de ondas na mesma localização das regiões de geração de plasma. Nesta disposição, a cavidade de guia de ondas pode ser parcialmente selada para permitir a fuga de gás apenas nas regiões de geração de plasma, isto é, o gás não deverá libertar-se na transição ou na interface entre a cavidade de guia de ondas e o magnetrão. Nesta disposição, não é gerado nenhum plasma no interior do próprio guia de ondas, isto é, o plasma só é gerado nas zonas de acionamento de plasma.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As formas de realização da invenção são descritas detalhadamente abaixo em relação às figuras em anexo, nas quais: a Fig. 1 é uma vista em perspetiva esquemática de um instrumento para a esterilização das mãos, que incorpora um aparelho de esterilização ou desinfeção por plasma de acordo com uma forma de realização da invenção; a Fig. 2 é uma vista lateral esquemática em corte transversal através do aparelho de esterilização por plasma de acordo com a invenção; a Fig. 3 é um diagrama de blocos que ilustra os componentes de sistema do aparelho de esterilização por plasma de acordo com a invenção; a Fig. 4 ilustra um circuito de geração de sinal de acionamento adequado para a utilização no aparelho de esterilização por plasma da invenção; a Fig. 5 é uma vista lateral esquemática em corte transversal através do aparelho de esterilização por plasma de acordo com um exemplo; a Fig. 6 é uma vista esquemática em corte transversal de uma zona de acionamento de plasma utilizada no aparelho de esterilização por plasma da invenção;

a Fig. 7 é uma vista esquemática de outra zona de acionamento de plasma adequada para a utilização no aparelho de esterilização por plasma da invenção; e as Figs. 8A e 8B são respetivamente uma vista lateral esquemática em corte transversal e uma vista superior de um dispositivo de difusão ligado a uma zona de acionamento de plasma que é adequada para a utilização com o aparelho de esterilização por plasma da invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA; OUTRAS OPÇÕES E PREFERÊNCIAS A Fig. 1 ilustra um instrumento de esterilização das mãos 10 que incorpora o aparelho de esterilização por plasma da invenção. O instrumento 10 compreende um compartimento 12 que define uma reentrância 14 para receber as mãos de um utilizador (não ilustrado).

Num exemplo, o compartimento 12 compreende um corpo com formato em U, em que a reentrância 14 é o espaço entre os braços do U. O compartimento 12 é uma caixa oca que pode conter os componentes do sistema no respetivo interior. Por exemplo, o compartimento 12 pode conter um módulo de controlo 16 que fornece e controla a energia para acionar e prolongar o plasma utilizado para a esterilização. O módulo de controlo 16 pode incluir uma fonte de potência de micro-ondas (p. ex. compreendendo um ou mais magnetrões) para a geração de radiação de frequência de micro-ondas, circuitos de geração de sinal de acionamento para a geração de impulsos de radiação de radiofrequência (p. ex. para

acionar o plasma), e circuitos de controlo para controlar a operação do instrumento conforme descrito abaixo. O compartimento 12 também pode conter um abastecimento de gás 18 para o fornecimento de gás inerte (p. ex. árgon ou afins). O compartimento 12 pode abrir-se para permitir a substituição do abastecimento de gás 18, que pode ser só uma ou várias botijas de gás. Talvez seja desejável utilizar mais de uma botija de gás no sistema para garantir que não existe nenhum tempo de inatividade na utilização do dispositivo, isto é, quando uma botija de gás fica vazia, é enviada uma mensagem aos fornecedores de botijas de gás para ligar uma nova botija ao dispositivo. 0 compartimento 12 também contém um aparelho de esterilização por plasma para a geração e emissão de plasma para a esterilização na reentrância 14. Num exemplo, o aparelho de esterilização por plasma compreende quatro aplicadores 20 de plasma. Dois aplicadores estão situados de modo adjacente um em relação ao outro em cada braço do corpo com formato em U. Cada aplicador 20 compreende uma cavidade cuboide 22 de guia de ondas de micro-ondas com uma diversidade (seis no exemplo) de tubos de quartzo 24 que se projetam a partir de uma face dos mesmos. Os aplicadores 20 encontram-se posicionados de modo a que os tubos 24 apontem na direção da reentrância 14. A reentrância 14 pode ser exposta aos aplicadores 20 através de janelas com malhas 26 nas paredes voltadas para dentro do compartimento 12. O tamanho da malha pode ser selecionado para impedir a entrada da energia de micro-ondas na reentrância 14 a partir dos aplicadores 20.

Na disposição ilustrada na Fig. 1, cada cavidade de micro-ondas 22 é ligada para receber radiação de frequência de micro-ondas através de uma estrutura de alimentação 32 adequada a partir de uma fonte de micro-ondas no módulo de controlo 16. Cada cavidade pode ter a respetiva própria fonte de micro-ondas especifica, p. ex. compreendendo um ou mais magnetrões. Em alternativa, uma única fonte de micro-ondas (compreendendo um ou mais magnetrões) pode fornecer radiação de frequência de micro-ondas a todas as cavidades de micro-ondas 22. A fonte de micro-ondas pode ser disposta para fornecer impulsos de energia de micro-ondas. Quando os aplicadores partilham uma fonte de micro-ondas, a energia de micro-ondas pode ser fornecida a cada uma sucessivamente, p. ex. utilizando uma técnica de multiplexagem.

Os tubos de quartzo 24 podem circundar zonas de acionamento de plasma conforme descrito mais detalhadamente abaixo. Cada zona de acionamento de plasma pode ser ligada para receber impulsos de radiação RF através de uma estrutura de alimentação 34 adequada a partir dos circuitos de geração de sinal de acionamento no módulo de controlo 16.

Neste exemplo, o abastecimento de gás 18 é ilustrado como tendo quatro saídas 28. Cada saída é ligada por uma conduta de alimentação de gás (não ilustrada) a uma respetiva entrada 30 para cada aplicador. Neste exemplo, as entradas 30 comunicam com o interior de cada cavidade de micro-ondas 22 por onde o gás se desloca ao longo de um trajeto de fluxo de gás que passa pela cavidade e sai da cavidade pelos tubos de quartzo 24. Contudo, noutras formas de realização (p. ex. descritas abaixo relativamente à Fig. 5), o trajeto de fluxo de gás não circula pela cavidade de micro-ondas 22. Em alternativa, a entrada 30 para cada aplicador pode compreender uma diversidade de entradas para os tubos de quartzo 24 diretamente.

Em utilização, quando as mãos de um utilizador são inseridas na reentrância 14, o módulo de controlo 16 é disposto para iniciar o abastecimento de gás a partir do abastecimento de gás 18 às zonas de acionamento de plasma nos tubos de quartzo 24 e emitir impulsos de radiação de frequência de micro-ondas a partir das fontes de micro-ondas para as cavidades de micro-ondas 22. O instrumento 10 pode incluir um detetor de movimento ou proximidade (não ilustrado) para detetar a presença de um objeto na reentrância para desencadear a operação. Este tipo de tecnologia é convencional no campo dos instrumentos de secagem das mãos e, por conseguinte, não é aqui descrito em detalhe.

De acordo com a invenção, um impulso de energia de micro-ondas fornecido às cavidades de micro-ondas desencadeia os circuitos de geração de sinal de acionamento para fornecer um impulso de acionamento RF a cada zona de acionamento de plasma. Conforme explicado mais pormenorizadamente abaixo, a temporização do impulso de acionamento RF é controlada em relação ao abastecimento de gás e ao impulso de micro-ondas, de modo a que o impulso RF sirva para acionar um plasma de gás não térmico no gás presente na zona de acionamento de gás, p. ex. criando um campo elétrico elevado dentro do tubo de quartzo. 0 impulso de micro-ondas prolonga o plasma, isto é, fornece a respetiva energia ao plasma para suportar a geração de agentes ativos que são direcionados para fora do compartimento 12 pelo fluxo de gás. Os agentes ativos gerados no plasma funcionam como agentes de esterilização ou desinfeção para destruir os micro-organismos presentes na superfície dos objetos (p. ex., mãos) na reentrância 14. A Fig. 2 ilustra uma vista lateral em corte transversal através de uma representação esquemática de um dos aplicadores de plasma 20 ilustrados na Fig. 1. O aplicador de plasma 20 compreende uma cavidade de guia de ondas 22 com uma superfície interior 36 feita de material condutor (p. ex. uma superfície metalizada). A cavidade de guia de ondas 22 pode ser fechada em ambas as extremidades conforme ilustrado na Fig. 2 ou pode ter uma extremidade ligada a uma carga fictícia (não ilustrado) para absorver qualquer energia de micro-ondas que não seja transferida para o plasma de gás. A cavidade de micro-ondas tem na respetiva face inferior uma entrada de micro-ondas 32 e uma entrada de gás 30. A entrada de micro-ondas 32 é ligada por uma estrutura de alimentação adequada (p. ex. guia de ondas flexível, alimentação coaxial ou afins) para receber a radiação de frequência de micro-ondas a partir da fonte de micro-ondas (p. ex. magnetrão, tubo de ondas progressivas, clistrão ou fonte de estado sólido). A radiação de frequência de micro-ondas de impulso é iniciada na cavidade de micro-ondas 22 pela entrada de micro-ondas 32. A entrada de micro-ondas 32 pode compreender qualquer conetor adequado, p. ex. conetor SMA ou de tipo N ou afins. Noutros exemplos, a fonte de micro-ondas pode ser ligada diretamente à cavidade de guia de ondas para evitar a necessidade de conetores adicionais. A entrada de gás 30 é uma conduta simples com um diâmetro inferior a um oitavo do comprimento de onda na frequência de operação para impedir que a radiação de micro-ondas seja irradiada em espaço livre. A cavidade de micro-ondas 22 é preferencialmente um espaço cuboide dimensionado para suportar cada impulso da radiação de frequência de micro-ondas de um modo fundamental, p. ex. como uma onda estacionária no modo TEio. O comprimento da cavidade de micro-ondas 22 é selecionado para ser igual a um número inteiro de comprimentos de onda guiados (neste exemplo, o comprimento da cavidade é de 3λ, em que λ corresponde ao comprimento de onda da radiação de frequência de micro-ondas que é guiado pela cavidade). A entrada de micro-ondas 32 encontra-se posicionada a uma distância de λ/4 em relação a uma extremidade da cavidade, de modo a que a radiação de frequência de micro-ondas seja iniciada onde o campo E guiado tenha uma intensidade máxima. A magnitude da intensidade de campo (o campo E) é ilustrada na Fig. 2 esquematicamente pela linha tracejada 38. O campo encontra-se num mínimo nos limites definidos pelas extremidades da cavidade. Neste exemplo, existem três máximos de campo.

Diversos tubos de quartzo 24 projetam-se para longe da face superior do aplicador 20. Cada tubo de quartzo 24 é preso à cavidade de micro-ondas 22 por uma porção de ligação 40, que pode ser uma parede roscada ou um adesivo adequado que não seja absorvido pela energia de micro-ondas, ou uma manga de metal e um encaixe por pressão estanque. 0 tubo de quartzo pode estender-se pela superfície da cavidade de guia de ondas, mas o condutor central utilizado em cada região de geração de plasma tem de ser blindado utilizando um condutor que se estende desde a cavidade de guia de ondas para impedir a radiação a partir do condutor central. Neste exemplo, existem sete tubos de quartzo; noutros exemplos, podem existir dez ou mais. Neste exemplo, os tubos de quartzo são alinhados ao longo de uma única fila na face superior do aplicador. Noutros exemplos, os tubos podem ser distribuídos numa fileira, p. ex. compreendendo uma diversidade de filas, pela face superior do aplicador. Por exemplo, cada aplicador de guia de ondas pode ser disposto para fornecer sete filas de plasma, em que cada fila contém sete tubos de quartzo de plasma. Um sistema assim irá produzir 49 jatos de plasma.

Cada tubo de quartzo 24 define um volume interno disposto para experimentar um campo elétrico RF elevado (p. ex. compreendendo uma tensão máxima de 150 V ou mais, isto é, 1 kV) causado pelo impulso de acionamento RF conforme explicado abaixo. Este volume interno é igualmente disposto para receber gás do abastecimento de gás, em que o campo elétrico RF elevado é capaz de acionar um plasma de gás. Por conseguinte, o volume interno é referido aqui como a zona de acionamento de plasma. Neste exemplo, a zona de acionamento de plasma é uma região cilíndrica de espaço, mas pode ter qualquer formato adequado para suportar o campo elétrico RF elevado, isto é, pode ser duas placas paralelas separadas por uma chapa de vidro de quartzo, em vez de um tubo de quartzo cilíndrico oco com um primeiro condutor no interior e um segundo condutor no exterior.

Numa forma de realização, o abastecimento de gás é ligado à entrada 30 para fornecer gás ao interior da cavidade de micro-ondas 22. Isto pode carregar a cavidade de micro-ondas 22 de modo a que o comprimento de onda guiado seja inferior ao comprimento de onda em espaço livre. Deste modo, pode ser necessário levar em consideração a permitividade relativa (constante dielétrica) do gás de modo a garantir que o guia de ondas é dimensionado para suportar o modo fundamental, e desde que não seja criado nenhum plasma nesta região, o efeito causado pelo gás dentro da região pode ser insignificante e, como tal, a alteração na impedância também pode ser insignificante. 0 comprimento do guia de ondas é preferencialmente um número inteiro de comprimentos de onda; o comprimento de onda carregado Àj (isto é, comprimento de onda quando o gás ou outro material, isto é, material dielétrico ou de carregamento magnético, se encontra presente) pode ser calculado como £ ^ * em que c corresponde à velocidade da luz num vácuo, f corresponde à frequência da entrada de radiação de micro-ondas na cavidade, e sr corresponde à permitividade relativa (constante dielétrica) do gás, ou outro material. Talvez seja preferível carregar ou encher a cavidade de guia de ondas (ou uma porção da cavidade de guia de ondas) com um material dielétrico ou magnético, de modo a reduzir o espaçamento entre regiões de geração de plasma adjacentes situadas no guia de ondas e longitudinalmente (ao longo ou pelo guia de ondas), isto é, na e ao longo da face superior de uma secção de guia de ondas retangular. A utilização de material de carregamento pode permitir a aproximação de regiões ou zonas de geração de plasma adjacentes. Por exemplo, a distância entre sondas adjacentes pode ser reduzida de 16 mm para 4 mm carregando a cavidade com um material de baixa perda que tem uma permitividade relativa ou permeabilidade relativa de 16. O gás sai da cavidade de micro-ondas 22 para dentro de cada zona de acionamento de plasma através de saídas 42 formadas na face superior do aplicador 20. Cada saída 42 encontra-se na base de um tubo de quartzo 24 correspondente. As saídas 42 podem compreender anéis PTFE permeáveis que permitem que o gás circule pelos mesmos, mas que impedem a fuga da radiação de micro-ondas devido ao tamanho da saída, isto é, o diâmetro de uma disposição de acoplamento circular ou a largura de uma ranhura. O gás é fornecido sob pressão à cavidade, o que faz com que o mesmo circule pelas saídas 42 e ao longo de um trajeto de fluxo através da zona de acionamento de plasma e para fora da extremidade do tubo de quartzo. Este fluxo de gás transporta agentes ativos (isto é, partículas de energia elevada, radicais livres e afins) para fora do aplicador (isto é, tubos de quartzo) , onde podem ser utilizados como agentes de esterilização. Os agentes ativos são criados dentro da zona de acionamento de plasma pelo plasma gerado por cada impulso de radiação de frequência de micro-ondas. Uma forma de realização na qual o gás não circula pela cavidade de micro-ondas 22 é descrita abaixo relativamente à Fig. 5. O plasma de gás em cada zona de acionamento de gás é acionado por uma rajada de alta tensão de energia RF, que pode compreender um ou mais impulsos distintos de energia RF. O impulso de acionamento RF é fornecido a uma disposição coaxial compreendendo um condutor exterior (ilustrado na Fig. 6), p. ex. na superfície exterior do tubo de quartzo 24, e um condutor interior montado dentro da zona de acionamento de plasma e separado do condutor exterior pelo próprio tubo de quartzo. Neste exemplo, o condutor interior é o acoplador de micro-ondas 44 descrito mais pormenorizadamente abaixo. Uma alimentação RF 46 (descrita em mais detalhe relativamente à Fig. 6 abaixo) é ligada a cada disposição coaxial. A alimentação RF 46 transfere o impulso de acionamento RF do circuito de geração de sinal de acionamento (descrito abaixo relativamente à Fig. 3) para a zona de acionamento de plasma.

Conforme explicado abaixo, cada impulso de acionamento RF é desencadeado enviando um impulso de radiação de frequência de micro-ondas à cavidade de micro-ondas. Depois de o plasma ser acionado pelo impulso de acionamento RF, o aplicador é disposto para acoplar potência a partir do impulso de radiação de frequência de micro-ondas na cavidade para prolongar o plasma, o que por sua vez faz com que sejam criados agentes ativos úteis para a esterilização. Cada próprio impulso de acionamento RF pode ser responsável pela criação de alguns agentes ativos. A potência de micro-ondas é extraída da cavidade de micro-ondas 22 para cada zona de acionamento de plasma através de um acoplador de micro-ondas correspondente 44. Cada acoplador de micro-ondas 44 é um membro alongado eletricamente condutor que se estende a partir de dentro do respetivo tubo de quartzo 24 pela saída 42 e até ao interior da cavidade de micro-ondas 22. Um anel resiliente em cada saída pode prender cada acoplador de micro-ondas no lugar devido. 0 anel resiliente pode ser feito de um material dielétrico que apresenta uma baixa perda para energia de micro-ondas na frequência de interesse, isto é, PTFE, poliéter-éter-cetona (PEEK), nylon, cerâmica, etc. Neste exemplo, o acoplador de micro-ondas é uma sonda alongada de campo E. Outros exemplos podem utilizar um acoplador de circuito ou afins.

Para maximizar o acoplamento de potência de micro-ondas a partir da cavidade, é habitualmente desejável colocar os acopladores de micro-ondas opostos a um máximo de intensidade de campo na cavidade. Contudo, o espaçamento dos acopladores de micro-ondas dispostos desta forma seria, no mínimo, de Kg/2 ao longo do aplicador. Nas frequências de micro-ondas de interesse, esta distância de espaçamento pode ser demasiado longe para criar uma "camada" uniforme de agentes ativos a partir dos tubos de quartzo. Por exemplo, em 2,45 GHz, Kg/2 é de cerca de 6 cm numa cavidade não carregada. Em conformidade, neste exemplo, os acopladores de micro-ondas encontram-se afastados numa distância inferior a Kg/2. Isto significa que se encontram alinhados com porções da onda guiada com diferentes intensidades de campo. Para igualar a quantidade de potência acoplada por cada acoplador de micro-ondas, a quantidade pela qual o acoplador se projeta para dentro da cavidade depende da magnitude do quadrado da intensidade de campo. Isto é ilustrado esquematicamente como a linha 48 na Fig. 2. 0 acoplador projeta-se mais para dentro da cavidade quanto mais baixa for a potência disponível.

Além disso, embora não ilustrado na linha 48, a potência disponível na cavidade diminui geralmente com a distância para longe da entrada 32. Em conformidade, além disso, o comprimento de projeção depende da posição relativamente aos máximos de potência, e o comprimento de projeção depende igualmente da posição dentro da cavidade relativamente à entrada 32. Para uma posição equivalente relativamente ao máximo de campo mais próximo, pode ser necessário aumentar o comprimento de projeção com a distância para longe da entrada, de modo a extrair a mesma quantidade de potência. A modelação de campo eletromagnético utilizando ferramentas avançadas de campo EM, tais como Ansoft HFSS ou CST Microwave Studio, pode ser utilizada para determinar os comprimentos de projeção. Estas ferramentas de modelação EM também podem ser utilizadas para determinar o espaçamento (através de e longitudinalmente) entre acopladores adjacentes e ser utilizadas para determinar a posição e o tipo de stubs necessários para tentar fazer com que o espaçamento entre acopladores seja equidistante ou igual através da cavidade de guia de ondas e longitudinalmente. Os comprimentos de projeção também podem ser determinados através de experimentação.

Conforme mencionado acima, os stubs de sintonização também podem ser introduzidos na cavidade de guia de ondas para ajustar os campos estabelecidos dentro da cavidade, de maneira a que a potência de micro-ondas acoplada fora da cavidade ou fornecida a cada região de geração de plasma seja substancialmente a mesma. Os stubs de sintonização podem ser introduzidos na mesma parede das sondas de acoplamento, e/ou podem ser introduzidos na parede oposta, e/ou podem ser introduzidos numa ou em ambas as paredes laterais. Os stubs de sintonização podem ser hastes metálicas (parafusos ou cavilhas) ou postes dielétricos feitos de um material adequado que apresenta uma característica de baixa perda na frequência de micro-ondas de escolha. A posição destes postes/stubs de sintonização pode ser determinada utilizando ferramentas de modelação de campo EM ou através de experiência. A Fig. 3 ilustra um diagrama de sistema de nível elevado dos componentes de controlo do aparelho de esterilização por plasma da invenção, que fornece energia RF, energia de frequência de micro-ondas e gás à zona de acionamento de plasma. 0 aparelho de esterilização por plasma compreende uma fonte de micro-ondas 52 para a geração da radiação de frequência de micro-ondas. A fonte de micro-ondas pode ser um ou mais magnetrões, p. ex. um magnetrão 2M213 da Goldstar ou outro magnetrão de forno micro-ondas padrão fabricado pela Panasonic, Sony, etc. Cada magnetrão pode gerar radiação de frequência de micro-ondas numa potência de 700 W (onda contínua) ou 3 kW (de impulso) ou mais.

Um modulador 54 é ligado à saída da fonte de micro-ondas 52 através de um conetor de baixa perda adequado (p. ex. guia de ondas flexível ou afins). A saída do modulador 54 é ligada a uma entrada para a cavidade de micro-ondas 22. 0 modulador 54 comuta a saída da fonte de micro-ondas 52 para fazer com que um sinal de micro-ondas de impulso seja iniciado dentro da cavidade de micro-ondas 22. 0 modulador 54 é controlado pelo sinal de controlo Ci a partir do controlador de sistema 56, que pode ser um microprocessador, microcontrolador ou afins. 0 controlador de sistema 56 pode definir a duração de impulso e o ciclo de funcionamento do sinal de micro-ondas de impulso. Por exemplo, a duração de impulsos pode ser de 40 ms, com um intervalo de 100 ms entre impulsos, isto é, um ciclo de funcionamento de 29%. Se a potência gerada pela fonte for de 50 W, isto significa que o nível de potência médio de cada impulso fornecido à cavidade é de 14,3 W. Se forem necessárias 49 zonas ou regiões de geração de plasma para um aplicador de guia de ondas que abranja um lado de uma mão, o sistema precisará de ser capaz de fornecer 2450 W de potência máxima ou 700 W de potência média a partir de cada aplicador de guia de ondas. Partindo do princípio de que serão necessários quatro desses aplicadores para ser possível abranger ambos os lados de ambas as mãos, a

potência máxima de micro-ondas que é necessário fornecer ao plasma será de 12,25 kW e a potência média de 2,8 kW (assumindo uma eficiência de fonte de alimentação e uma fonte de 100%) . O controlador 56 pode incluir um monitor de alimentação de micro-ondas (não ilustrado) para detetar o nível de potência de radiação de micro-ondas fornecido à cavidade de micro-ondas. É possível ajustar a duração de impulso, o ciclo de funcionamento ou a saída do nível de potência a partir da fonte de micro-ondas 52 (p. ex. de forma dinâmica) para garantir que é fornecido um nível desejado de potência à cavidade de micro-ondas 52. O nível de potência pode ser selecionado pelo operador do aparelho, p. ex. através de uma interface de utilizador 58 ligada ao controlador de sistema 56.

Um acoplador direcional 60 é ligado entre o modulador 54 e a cavidade de micro-ondas 22. O acoplador 60 desvia uma porção (p. ex. 1% ou menos) da potência de micro-ondas direta para a utilização no desencadeamento do impulso de acionamento RF. O sinal acoplado é processado pelo controlador 56 para fornecer um sinal de janela de acionamento RF a uma entrada de uma porta AND 62. Por exemplo, o controlador 56 pode fornecer um comparador analógico, em que é possível fazer com que o sinal de saída fique próximo da unidade de fonte de alimentação quando é excedido um sinal de referência. O sinal de janela de acionamento RF é essencialmente um impulso quadrado que define a duração do impulso de acionamento RF (que pode compreender uma rajada (isto é, período distinto) de energia RF). A outra entrada da porta AND 62 é ligada a uma fonte RF 64. A saída da porta AND 62 é, por conseguinte, uma rajada da energia RF que tem a frequência da fonte RF e uma duração correspondente ao sinal de janela de acionamento RF. Uma solução analógica para a geração do sinal de janela de acionamento RF é descrita abaixo relativamente à Fig. 4. A saída da porta AND 62 é ligada a uma diversidade de circuitos de ativador de portas 66. Cada circuito de ativador de portas 66 é ligado para ativar um MOSFET de potência e um circuito de transformador 68 nos quais um comutador de alta velocidade 70, p. ex. um dispositivo MOSFET de potência, comuta uma tensão através da bobina primária de um transístor 72 na frequência RF. A bobina secundária do transformador 72 gera assim um sinal RF de alta tensão, que é fornecido a uma respetiva zona de acionamento de plasma como o impulso de acionamento RF. Neste exemplo, são fornecidos um circuito de ativador de portas 66, um MOSFET de potência e um circuito de transformador 68 a cada zona de acionamento de plasma para garantir a geração de uma tensão suficientemente alta para cada zona de acionamento de plasma. Talvez seja preferível utilizar um circuito de impulso de acionamento RF para produzir o impulso de acionamento RF para uma diversidade de zonas ou regiões de geração de plasma, isto é, 5, 10 ou mais entradas acopladas RF para as regiões de geração de plasma podem ser ligadas em paralelo, mas isoladas utilizando um indutor. Nesta disposição, os impulsos de acionamento RF podem ser acoplados nas zonas ou regiões de geração de plasma utilizando uma alimentação separada através do condensador e um indutor em série. O abastecimento de gás 18 neste exemplo é ligado ao interior da cavidade de micro-ondas 22 através de uma válvula de controlo 71, que é controlada pelo controlador de sistema 56 através do sinal de controlo C2. Os sinais de controlo Ci e C2 podem ser sincronizados para garantir que o fluxo de gás é estabelecido nas zonas de acionamento de plasma quando são fornecidos o impulso de acionamento RF e a energia de micro-ondas. A Fig. 4 ilustra uma configuração detalhada de um exemplo dos circuitos de geração de sinal de acionamento. A porta NAND 62, a fonte RF 64, que neste exemplo é um circuito instável, e o circuito de ativador de portas de inversão 66 recebem os mesmos números de referência da Fig. 3. Na disposição ilustrada na Fig. 4, o sinal de janela de acionamento RF é gerado utilizando um comparador de limiar 74 em conjunto com um diferenciador 76. O sinal de entrada Si para os circuitos de geração de sinal de acionamento provém da porção de energia de micro-ondas a partir do acoplador direcional 60. O sinal de entrada Si é ligado a um amplificador de ganho unitário 73 para garantir que a entrada de sinal para o comparador 74 não é carregada. O sinal resultante S2 é condicionado para fornecer uma tensão constante com um nível que é próximo da, ou igual à, tensão de unidade de fonte de alimentação V2 do amplificador operacional assim que a tensão observada na entrada sem ser de inversão para o amplificador operacional for superior à tensão de limiar Vth· Este circuito fornece um nível de tensão inicial constante para o circuito de diferenciador. 0 impulso de desencadeamento é essencialmente um impulso de onda quadrada que tem a mesma duração do impulso de micro-ondas enviado à cavidade de micro-ondas. Para efeitos dos circuitos de geração de sinal de acionamento, é a extremidade ascendente deste sinal que é de interesse, uma vez que é a mesma que desencadeia uma alteração no estado do comparador de limiar 74. 0 sinal de saída S2 do amplificador 73 é introduzido no comparador de limiar 74, que gera um sinal de saída S3 se a tensão de sinal S2 for superior à tensão de limiar Vth· 0 sinal de saída S3 é introduzido no diferenciador 76, cujo sinal de saída S4 tem uma tensão correspondente à derivada temporal da tensão de sinal S3. Contudo, a duração de sinal S4 é limitada pela tensão de referência Vr introduzida no segundo comparador no circuito de diferenciador. 0 resultado consequente é que o sinal de saída S4 tem uma duração limitada. A tensão de referência Vr pode ser definida para estabelecer a duração do impulso de acionamento.

Conforme ilustrado na Fig. 3, a saída da porta NAND 62 é ligada ao circuito de ativador de portas 66. A saída do circuito de ativador de portas de inversão é ligada ao MOSFET de potência e circuito de transformador, o que é ilustrado na Fig. 4, para compreender um MOSFET 78 ligado para comutar uma tensão +VDD na bobina primária de um transformador 80. A bobina secundária do transformador 80 gera o sinal de acionamento RF, que é fornecido à zona de acionamento de plasma correspondente através de uma estrutura de alimentação adequada, p. ex. cabo coaxial ou afins. A Fig. 5 ilustra uma vista lateral em corte transversal através de uma representação alternativa de um aplicador de plasma 120 ilustrado na Fig. 2. As funcionalidades em comum com a Fig. 2 recebem o mesmo número de referência e não são descritas novamente. O aplicador de plasma 120 neste exemplo difere da forma de realização ilustrada na Fig. 2, uma vez que o gás é fornecido às zonas de acionamento de plasma. Neste exemplo, a cavidade de micro-ondas encontra-se fechada; o fluxo de gás não passa pela mesma. Os acopladores de micro-ondas 44 são montados na face superior do aplicador 120 utilizando fixações impermeáveis 142, que tanto fixam o aplicador no lugar devido como selam a cavidade de micro-ondas 22. A parte inferior das fixações pode ser metalizada para impedir a fuga da energia de micro-ondas.

Neste exemplo, o gás é fornecido diretamente a cada zona de acionamento de plasma através de uma entrada na parede do tubo de quartzo correspondente 24. Cada entrada pode ser ligada em paralelo ao abastecimento de gás ou, conforme ilustrado na Fig. 5, uma passagem de fluxo de gás 130 pode ser ligada ao interior de cada tubo de quartzo 24 com o respetivo tubo de quartzo vizinho. Um dos tubos de quartzo, p. ex. um tubo mais próximo da extremidade, compreende uma entrada 131 para a ligação ao abastecimento de gás (não ilustrado) . Desta forma, as zonas de acionamento de plasma são ligadas ao abastecimento de gás em série. Uma vantagem desta disposição é que a mesma pode garantir que o fluxo de gás é igualado ao longo do aplicador.

A Fig. 6 ilustra uma vista mais detalhada de uma zona de acionamento de plasma no interior de um tubo de quartzo 24 montado na face superior de um aplicador de plasma conforme descrito acima. As funcionalidades em comum com as disposições descritas acima recebem o mesmo número de referência e não são descritas novamente. A Fig. 6 ilustra um exemplo detalhado da disposição para iniciar o impulso de acionamento RF na zona de acionamento de plasma. O impulso de acionamento RF é transportado entre os circuitos de geração de sinal de acionamento e a zona de acionamento de plasma através do cabo 90, que pode ser um cabo coaxial, um condensador direto, um fio de contacto ou afins. Se for utilizado um cabo coaxial, o condutor central será ligado ao acoplador 44 através do indutor 96. Nesta disposição, o condutor interior do cabo coaxial 90 é ligado eletricamente ao acoplador de micro-ondas 44 no tubo de quartzo através do indutor 96. O condutor exterior do cabo coaxial 90, que pode ser ligado à terra, é ligado a uma manga eletricamente condutora 92 formada em torno de uma porção da superfície exterior do tubo de quartzo 24 que circunda a extremidade do acoplador de micro-ondas 44. A manga condutora 92 tem de circundar totalmente o condutor/acoplador 44 e ser eletricamente ligada à parede exterior da secção/cavidade 22 de guia de ondas. O comprimento da manga condutora 92 ou a metalização em torno do tubo de quartzo 24 tem de ser de modo a que a energia de micro-ondas não possa irradiar ou sair da zona ou região de geração de plasma para o espaço livre ou acoplar-se ao tecido. O acoplador de micro-ondas 44, o tubo de quartzo 24 e a manga 92 formam assim uma estrutura coaxial. A região no interior do tubo de quartzo 24 onde o gás circula por esta estrutura coaxial é a zona de acionamento de plasma, uma vez que o campo elétrico elevado causado pelo impulso de acionamento RF aparece aqui .

Um elemento de bloqueio de micro-ondas 94 é ligado entre o cabo coaxial 90 e a estrutura coaxial descrita acima. A finalidade do elemento de bloqueio de micro-ondas 94 é impedir que a energia de micro-ondas acoplada a partir da cavidade pelo acoplador de micro-ondas 44 se desloque pelo cabo coaxial 90 em direção aos circuitos de geração de sinal de acionamento. Nesta forma de realização, o elemento de bloqueio de micro-ondas 94 compreende um indutor de fio enrolado 96 que é ligado ao condutor interior do cabo coaxial 90 e isolado em relação ao condutor exterior do cabo coaxial 90 por um isolador 98. O indutor 96 pode ser feito de um material de baixa perda, tal como prata. O indutor 96 é particularmente eficaz no bloqueio da energia de frequência de micro-ondas, p. ex. 1 GHz ou mais.

Em alternativa ou adicionalmente, um ou mais stubs de um quarto de comprimento de onda podem ser ligados ao condutor exterior. O comprimento do stub é um quarto de comprimento de onda da radiação de frequência de micro-ondas. A inclusão do stub pode ajudar a impedir a radiação da energia de micro-ondas a partir do elemento de bloqueio de micro-ondas 94. A Fig. 7 ilustra uma disposição alternativa que pode ser utilizada para acoplar o impulso de acionamento RF na zona de acionamento de plasma. Nesta disposição, são utilizadas duas agulhas condutoras sem ser de contacto 182, 184 para acoplar o impulso de acionamento RF da segunda bobinagem de transformador 180 ao acoplador de micro-ondas 44. As tensões Ni e N2 são dispostas de modo a ficarem desfasadas para criar um campo elétrico suficientemente grande na zona de geração de plasma para permitir que o plasma seja acionado. Os stubs cilíndricos de um quarto de comprimento de onda 186, 188 são utilizados para garantir que não é emitida nenhuma potência de micro-ondas a partir do aplicador. Os stubs são dispostos para transformarem um curto-circuito nas respetivas extremidades proximais (onde as agulhas são introduzidas) num circuito aberto na zona de acionamento de plasma. Os vedantes 200 são utilizados para garantir que o gás não consegue sair do local por onde as agulhas entram na zona de acionamento de plasma. Esta disposição também garante que o campo E no acoplador de micro-ondas 44 corresponda a um máximo.

As Figs. 8A e 8B ilustram a utilização de um dispositivo de difusão 190 que pode ser montado sobre um tubo de quartzo 24 para espalhar os agentes ativos criados pelo plasma numa área de tratamento maior. A vantagem do dispositivo de difusão é que são necessárias menos zonas de acionamento de plasma para obter a mesma área de cobertura para os agentes ativos. 0 facto de ter menos zonas de acionamento de plasma pode reduzir a exigência de potência do instrumento. Na Fig. 8A, é ilustrado um tubo de quartzo 24 que se projeta a partir da parede da cavidade de guia de ondas 22 conforme descrito acima. Uma alimentação de gás separada 130 fornece gás a um volume circundado pelo tubo de quartzo 24, no qual a energia de micro-ondas é acoplada a partir da cavidade 22 pelo acoplador 44 e um impulso de acionamento RF é fornecido conforme descrito acima (os detalhes não são ilustrados por motivos de clareza). O tubo de quartzo 24 é circundado por um compartimento 192 que é recebido numa abertura com um formato correspondente formada na superfície posterior do dispositivo de difusão 190. O compartimento 192 pode ser preso no dispositivo de difusão 190 utilizando o parafuso de fixação 194. Por conseguinte, o comprimento do compartimento que é inserido no dispositivo de difusão 190 pode variar. O próprio dispositivo de difusão 190 é uma câmara que circunda um volume em torno da saída do tubo de quartzo. A Fig. 8B ilustra uma vista em planta da superfície superior da câmara, que é munida de quatro orifícios 196. Por conseguinte, os agentes ativos criados pelo plasma saem do dispositivo de difusão 190 pelos orifícios, difundindo assim o efeito da zona de acionamento de plasma conforme indicado pelas setas tracejadas na Fig. 8A.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • WO 2009060213 A [0006] [0007] [0009]

Lisboa, 12 de Novembro de 2015

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho de esterilização por plasma compreendendo: uma cavidade de micro-ondas (22) ligável para receber impulsos de radiação de frequência de micro-ondas a partir de uma fonte de micro-ondas (52); uma zona de acionamento de plasma; um acoplador de micro-ondas (44) disposto para acoplar energia de micro-ondas fora da cavidade de micro-ondas à zona de acionamento de plasma, a zona de acionamento de plasma tendo um trajeto de fluxo de gás através da mesma; uma alimentação de gás (18, 28, 30) ligável para fornecer gás ionizável ao trajeto de fluxo de gás; e caracterizado por um circuito de geração de sinal de acionamento (16) ser disposto para fornecer um impulso de energia de radiofrequência (RF) à zona de acionamento de plasma para gerar aí um campo elétrico elevado para acionar um plasma não térmico no gás ionizável presente no trajeto de fluxo de gás, em que o circuito de geração de sinal de acionamento (16) inclui circuitos de controlo dispostos para utilizar uma característica detetável de um impulso de radiação de frequência de micro-ondas recebido na cavidade de micro-ondas para desencadear a geração do impulso de energia RF.
2. 2. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 1 compreendendo uma diversidade de acopladores de micro-ondas, cada acoplador de micro-ondas sendo montado na cavidade de micro-ondas para acoplar energia de micro-ondas fora da cavidade de micro-ondas a uma respetiva zona de acionamento de plasma.
3. 3. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o acoplador de micro-ondas (44) é uma sonda de sinal de micro-ondas ligada numa entrada a uma cavidade de micro-ondas para acoplar uma porção da radiação de frequência de micro-ondas recebida na cavidade aos circuitos de controlo do circuito de geração de sinal de acionamento.
4. 4. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 3, em que a sonda de sinal de micro-ondas é um acoplador de campo H ou campo E.
5. 5. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 4, em que o circuito de geração de sinal de acionamento (16) compreende um circuito de acionamento RF disposto para receber como uma entrada um sinal RF de impulso gerado pelos circuitos de controlo utilizando uma porção da radiação de frequência de micro-ondas acoplada a partir da cavidade de micro-ondas (22).
6. 6. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 4, em que o circuito de geração de sinal de acionamento (16) compreende: uma diversidade de circuitos de acionamento RF, cada circuito de acionamento RF sendo disposto para receber como uma entrada um sinal RF de impulso gerado pelos circuitos de controlo utilizando a porção da radiação de frequência de micro-ondas acoplada a partir da cavidade de micro-ondas (22), e para produzir um impulso de energia RF para uma respetiva zona de acionamento de plasma, e um divisor de sinal RF disposto para dividir o sinal RF de impulso gerado pelos circuitos de controlo para gerar um sinal de entrada separado para cada circuito de acionamento RF.
7. 7. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que cada zona de acionamento de plasma compreende: uma conduta dielétrica que se estende fora da cavidade de micro-ondas e define o trajeto de fluxo de gás, uma disposição coaxial compreendendo um condutor interior situado dentro da conduta dielétrica e um condutor exterior (92) separado do condutor interior pela conduta dielétrica, em que o circuito de geração de sinal de acionamento (16) é ligado à disposição coaxial para gerar um campo elétrico elevado dentro da conduta dielétrica no fornecimento do impulso de energia de radiofrequência (RF) .
8. 8. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 7, em que o circuito de geração de sinal de acionamento (16) compreende uma linha de saída coaxial (90) tendo um condutor interior ligado ao condutor interior da disposição coaxial e um condutor exterior ligado ao condutor exterior da disposição coaxial, em que o circuito de geração de sinal de acionamento é ligado à disposição coaxial através de um elemento de bloqueio de micro-ondas (94) disposto para proteger o circuito de geração de sinal de acionamento contra a energia de micro-ondas na zona de acionamento de plasma, e em que o elemento de bloqueio de micro-ondas compreende um indutor (96) no condutor interior da linha de saída coaxial.
9. 9. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que cada acoplador de micro-ondas (44) compreende um membro condutor tendo uma primeira porção que se projeta para dentro da cavidade de micro-ondas (22) e uma segunda porção que se estende para fora a partir da cavidade de micro-ondas até à respetiva zona de acionamento de plasma, e em que o comprimento da primeira porção que é exposta na cavidade de micro-ondas é determinado com base na intensidade de campo da energia de micro-ondas na cavidade de micro-ondas.
10. 10. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com a reivindicação 9, em que a cavidade de micro-ondas (22) é disposta para suportar substancialmente toda a energia de micro-ondas recebida num único modo de guia de ondas, e em que a quantidade da primeira porção de cada membro condutor que é exposto na cavidade de micro-ondas é determinada com base na posição do respetivo acoplador de micro-ondas (44) relativamente ao campo do modo de guia de ondas e na distância entre o acoplador de micro-ondas (44) e na localização na qual a energia de micro-ondas é recebida na cavidade de micro-ondas (22).
11. 11. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a alimentação de gás (18, 28, 30) inclui uma entrada (30) para a cavidade de micro-ondas e uma ou mais saídas da cavidade de micro-ondas (22), cada saída conduzindo até uma respetiva zona de acionamento de plasma, em que o gás ionizável se desloca pela cavidade de micro-ondas para alcançar as zonas de acionamento de plasma.
12. 12. Aparelho de esterilização por plasma de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores compreendendo um dispositivo de difusão (190) no trajeto de fluxo de gás a seguir à zona de acionamento de plasma, o dispositivo de difusão compreendendo um recinto com uma diversidade de orifícios de saída afastados (196) para difundir a saída da zona de acionamento de plasma.
13. 13. Um instrumento (10) para a esterilização das mãos, o instrumento compreendendo: um compartimento (12) definindo uma reentrância para a receção das mãos (14) entre uma superfície interior superior e uma superfície interior inferior; uma fonte de micro-ondas (52) situada no compartimento e disposta para gerar impulsos de radiação de frequência de micro-ondas; uma diversidade de aparelhos de esterilização por plasma de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores situados no compartimento e ligados para receber impulsos de radiação de frequência de micro-ondas a partir da fonte de micro-ondas, em que os trajetos de fluxo de gás a partir das zonas de acionamento de plasma da diversidade de aparelhos de esterilização por plasma terminam na superfície interior superior ou na superfície interior inferior, pelo que o plasma gerado pela diversidade de aparelhos de esterilização por plasma é disposto para chegar à mão ou às mãos de um utilizador quando recebido na reentrância para a receção das mãos.
14. 14. Um instrumento de acordo com a reivindicação 13, em que a fonte de micro-ondas (52) compreende um magnetrão e um divisor de potência disposto para dividir a saída do magnetrão numa diversidade de sinais de entrada de micro-ondas, cada sinal de entrada de micro-ondas sendo para um respetivo aparelho de esterilização por plasma.
15. 15. Um instrumento de acordo com a reivindicação 14, em que a fonte de micro-ondas (52) compreende um magnetrão e um multiplexador de potência disposto para multiplexar a saída do magnetrão entre a diversidade de aparelhos de esterilização por plasma. Lisboa, 12 de Novembro de 2015