WO2006070138A1 - Dispositif de sterilisation par plasma gazeux forme a partir d'un melange d'azote et d 'hydrogene - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de stérilisation d'objets (19), notamment d'instruments médicaux ou chirurgicaux, du type dans lequel on soumet un flux gazeux circulant dans une enceinte dans laquelle on crée un vide de niveau industriel à l'action d'un champ électrique de façon à créer un plasma gazeux dont le flux de post-décharge qui en est issu est admis dans une chambre de stérilisation où il est mis en contact avec la surface des objets à traiter. Ce dispositif est caractérisé en ce que le flux gazeux est constitué d'un mélange d'azote, et d'une quantité d'hydrogène inférieure à 5%. II comprend des moyens de chauffage desdits objets aptes à porter ces derniers, en cours de traitement, à une température d'au moins 6O0C. La présente invention concerne également un procédé de mise en oeuvre de ce dispositif .

Description

DISPOSITIF DE STERILISATION PAR PLASMA GAZEUX FORME A PARTIR D'UN MELANGE D'AZOTE ET D'HYDROGENE

La présente invention concerne un dispositif de stérilisation et de nettoyage notamment destiné à des instruments ou des appareils médicaux ou chirurgicaux.

Elle concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif.

On sait que la stérilisation consiste à détruire dans une proportion fixée par la pharmacopée, un nombre significatif de micro-organismes, virus ou protéines pathogènes présents à la surface, interne ou externe, des objets à traiter. Il existe de nombreux procédés susceptibles d'atteindre ce résultat de manière plus ou moins satisfaisante.

Dans les milieux médicaux, la stérilisation est habituellement obtenue au moyen d'un autoclave dans lequel les instruments à stériliser sont portés à une température élevée déterminée, de l'ordre de 12O⁰C, et ceci pendant des périodes de temps déterminées avec des cycles imposés par la législation. On notera tout d'abord que les autoclaves sont limités à la stérilisation d'objets de faible volume, ce qui en exclut l'utilisation pour assurer la stérilisation, par exemple, de conduites d'appareils tels que des dialyseurs ou des unités de traitement dentaires. Par ailleurs l'application d'une température supérieure à 100⁰C aux instruments et accessoires chirurgicaux modernes, crée de nombreuses contraintes et empêche notamment de soumettre à stérilisation les objets ou les accessoires fragiles comportant par exemple des parties en matériaux polymères de synthèse, en raison de leur caractère thermosensible. Cest pourquoi on s'est tourné, ces dernières années, vers des procédés permettant de réaliser des stérilisations à basse température.

On a ainsi proposé de réaliser des dispositifs de stérilisation faisant appel à des gaz tels que l'oxyde d'éthylène, le formaldéhyde ou le peroxyde d'hydrogène.

Ces dispositifs se sont révélés peu intéressants sur le plan pratique dans la mesure où ils requièrent une période importante de désorption incompatible avec une disponibilité rapide des instruments, accessoires ou appareils. Par ailleurs, les gaz utilisés ne sont pas exempts de toxicité et leur efficacité est limitée sur certaines souches bactériennes.

On a également proposé de faire appel au plasma gazeux. On rappellera que dans ces techniques on utilise un gaz, n'ayant pas de lui-même des propriétés bactéricides que l'on soumet à un champ électrique dont l'intensité est suffisamment élevée pour provoquer son ionisation et la dissociation de ses molécules, si bien que l'on obtient ainsi un plasma qui est constitué d'ions et d'électrons. On a constaté que le plasma possédait des propriétés bactéricides élevées qui ont été utilisées pour assurer la stérilisation d'instruments médicaux et chirurgicaux. A cet effet, le plasma ainsi produit est admis dans une chambre de traitement où il est mis en présence des instruments que l'on souhaite stériliser.

On sait cependant que si le plasma possède des propriétés stérilisantes élevées, il présente l'inconvénient de posséder également un effet destructeur sur certaines matières, telles que notamment les matières plastiques de synthèse, ce qui exclut son utilisation pour la stérilisation de nombreux instruments médicaux ou chirurgicaux. On sait également que le gaz produit en aval du plasma, désigné ci-après "gaz de post-décharge", possède des propriétés stérilisantes. Ce gaz qui est généré à la fin du plasma n'est plus soumis à l'effet du champ électrique, si bien que les électrons et les ions qui constituent le plasma disparaissent par recombinaison dans le gaz et après diffusion sur les parois du tube.

On a proposé dans le brevet WO 00/72889, un procédé de stérilisation qui fait notamment appel, en tant que gaz constitutif du plasma, à un mélange d'oxygène et d'azote. Suivant cette technique on a constaté que la présence d'oxygène atomique dans le gaz de post-décharge a pour effet de soumettre à une action d' oxydation les polymères utilisés dans le domaine chirurgical, qu'il s'agisse de parties d'instruments tels que notamment des pièces à main dentaires, des appareils à ultrasons, des endoscopes, des cathéters, des joints, des moteurs ou des appareils divers.

De plus, lors de la formation du plasma gazeux, l'interaction de l'oxygène atomique et de l'azote atomique a pour effet de produire un rayonnement ultraviolet dont l'action bactéricide s'ajoute à l'effet du gaz de postdécharge lui-même. Cette fonction de stérilisation produite par l'ultraviolet si elle est intéressante en ce qu'elle améliore la puissance de stérilisation du dispositif, présente cependant un grave inconvénient en ce que les effets des rayons ultraviolets viennent encore ajouter au caractère d'agressivité du traitement sur les parties fragiles des instruments. C'est pourquoi, pour éviter ces inconvénients, la demanderesse a proposé dans un brevet FR 03.07799 un dispositif de stérilisation faisant appel à un gaz de postdécharge issu d'un plasma gazeux constitué exclusivement d'azote. Il a ainsi été constaté que, lors de la production du plasma, l'on évitait la formation des rayons ultraviolets évitant ainsi de porter atteinte à l'intégrité des matières de synthèse utilisées dans ces instruments. On remarquera cependant que le dispositif et le procédé objets de ce brevet ne permettent pas de neutraliser le caractère oxydant des impuretés oxydantes existant dans la chambre de stérilisation.

On notera que les dispositifs de stérilisation qui sont destinés à être utilisés dans le domaine médical, et notamment dans le domaine dentaire, doivent, sur un plan pratique d'une part ne pas être trop sophistiqués et d'autre part être d'un coût particulièrement abordable de l'ordre de celui des autoclaves utilisés à l'heure actuelle dans le domaine de la stérilisation des instruments. Un tel cahier des charges exclut donc de faire appel à des matériels du type utilisés dans le domaine du laboratoire et contraint de faire appel à des accessoires de type dit industriel. Parmi ces accessoires on trouve la pompe à vide.

Or les pompes à vide de type dit "industriel" présentent l'inconvénient de ne pas fournir un vide suffisamment poussé (la pression résiduelle obtenue est de l'ordre de 10Pa à 100Pa) pour éviter là présence d'impuretés oxydantes, parmi lesquelles on trouve de la vapeur d'eau produisant, lors de la génération du plasma, des radicaux OH^" et des résidus d'air produisant des oxydes d'azote qui, bien entendu, pénètrent dans la chambre de stérilisation et confèrent au gaz de post-décharge des propriété oxydantes. Ces impuretés oxydantes se fixent sur les instruments à stériliser et engagent dès lors le processus de corrosion. La présente invention a pour but de perfectionner la technique antérieure en permettant d'utiliser dans le dispositif suivant l'invention une pompe à vide de type industriel tout en réduisant encore les risques d'oxydation des instruments et appareils soumis à la stérilisation.

La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de stérilisation d'objets, notamment d'instruments médicaux ou chirurgicaux, du type dans lequel on soumet un flux gazeux circulant dans une enceinte dans laquelle on crée un vide de niveau industriel, à l'action d'un champ électrique de façon à créer un plasma gazeux dont le flux de postdécharge qui en est issu est admis dans une chambre de stérilisation où il est mis en contact avec la surface des objets à traiter, caractérisé en ce que : - le flux gazeux est constitué d'un mélange d'azote et d'une quantité d'hydrogène inférieure à 5%,

- il comprend des moyens de chauffage desdits objets aptes à porter ces derniers, en cours de traitement, à une température d'au moins 6O⁰C. Les parois de la chambre de stérilisation pourront être constituées d'un matériau possédant une faible capacité de recombinaison des atomes d'azote et d'hydrogène, tel que par exemple du verre et/ou de la céramique et/ou un polymère. Les objets à stériliser pourront être disposés sur un porte-objet métallique dont la nature sera telle que, sous l'effet de la recombinaison des atomes d'azote et d'hydrogène, ce porte-objet s'échauffe et assure le réchauffage des objets qu'il contient. Ce porte-objet, qui pourra notamment être réalisé en laiton, pourra également être pourvu de ses propres moyens de chauffage. Le champ électrique sera de préférence produit par un générateur de micro-ondes, mais il pourrait l'être également par des décharges à courant continu ou puisé ou par des radiofréquences. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention la chambre de stérilisation pourra être constituée d'un autoclave et cet autoclave pourra constituer les moyens de chauffage des instruments à stériliser.

Par ailleurs les moyens propres à générer le plasma pourront être contenus dans la porte de l'autoclave.

Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention le chauffage des objets contenus dans la chambre de stérilisation sera assuré au moins en partie par les parois de celle-ci qui, à cet effet, seront constituées d'un matériau apte à s'échauffer par recombinaison des atomes d'azote et d'hydrogène. Le chauffage des objets pourra également être assuré en dotant les parois de la chambre de stérilisation de moyens de chauffage additionnels, notamment électriques. La présente invention est particulièrement intéressante en ce qu'elle permet d'assurer la stérilisation des conduits et des cavités internes d'appareils et même d'appareils de gros volume tels que par exemple des unités de traitement dentaire, des appareils de dialyse etc .. A cet effet on injectera du flux de postdécharge par un orifice de cet appareil, au travers des conduits et des cavités internes de celui-ci, flux que l'on extraira, par exemple par aspiration par un autre de ses orifices . Pour certains appareils de dimensions réduites et qui sont aptes à prendre place dans une chambre de traitement, on pourra amener le flux de post-décharge à la fois dans la chambre de traitement et dans l'appareil par un orifice de celui-ci et l'extraire, par exemple par aspiration, à la fois de la chambre de traitement et de l'appareil par un second orifice.

La présente invention a également pour objet un procédé de stérilisation d'objets, notamment d'instruments médicaux ou chirurgicaux, dans lequel on crée un plasma par action d'un champ électrique sur un flux gazeux circulant dans une enceinte dans laquelle on crée un vide de niveau industriel et l'on met en contact le flux de post-décharge qui en est issu avec la surface des objets à traiter, caractérisé en ce que : on utilise en tant que flux gazeux un mélange d'azote et d'une quantité d'hydrogène inférieure à 5%,

- on assure un chauffage des objets à traiter à une température d'au moins 60⁰C. On pourra suivant l'invention élever, au cours du traitement, la température des instruments, cette augmentation de température pouvant être obtenue par chauffage du porte-objets, ou par chauffage de la chambre de stérilisation, mais également par recombinaison des atomes du gaz de post-décharge sur les surfaces du porte- objets et/ou de la chambre de stérilisation.

En effet on sait que les atomes d'azote et d'hydrogène, produits par la post-décharge, réagissent par recombinaison atomique à la surface des objets à traiter et que ces réactions sont exothermiques. Ainsi, il a été établi que, dans les conditions expérimentales testées, à savoir : une pression de 665Pa, une puissance de générateur de micro-ondes de 100W et un débit de 1 1/min, la température de surface des matériaux atteignait 80⁰C pour le laiton, 55°C pour l'acier, 60⁰C pour l'aluminium, 55⁰C pour le titane, 40⁰C pour la céramique et 37⁰C pour le verre. Or on a établi, dans le cas de la bactérie Escherichia CoIi qu'une température de 60°C était nécessaire pour induire une décroissance de la population bactérienne de 10⁶ en 40 minutes d'exposition à la post-décharge d'azote. Ainsi, afin d'assurer une stérilisation efficace des instruments quelque soit leur nature, il est nécessaire de porter leur surface, à une température minimale de 60⁰C, au cours de la stérilisation.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :

- La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de stérilisation suivant l'invention.

- La figure 2 est une variante de mise en oeuvre du dispositif de stérilisation représenté sur la figure 1.

- La figure 3 est une vue schématique d'une variante de mise en oeuvre du dispositif suivant l'invention.

- Les figures 4 et 5 sont des vues schématiques de deux applications du dispositif suivant l'invention à la stérilisation des conduits et cavités internes d'un endoscope et d'un fibroscope.

- La figure 6 est une vue schématique d'un exemple de stérilisation de la surface externe et des conduits et cavités internes d'un appareil. La figure 7 est une vue schématique d'une application du dispositif suivant l'invention à la stérilisation des conduits et cavités internes d'un appareil de dialyse.

On a représenté sur la figure 1, de façon très schématique, un dispositif de stérilisation à plasma gazeux suivant l'invention. Ce _dispositif comprend une conduite d'arrivée 1 d'un flux de gaz constitué par un mélange d'azote et d'hydrogène qui traverse une enceinte sous vide soumise à l'action d'un générateur de champ électrique constitué par un générateur 3 de micro-ondes à 2,45 GHz, dont la puissance est régulée par des moyens de contrôle 5. Le gaz de post-décharge généré par le plasma ainsi produit (de façon connue) , est amené dans une chambre de traitement 7 par une conduite 9. Cette chambre de traitement 7 est disposée dans la zone de post-décharge du plasma et se trouve en communication avec une pompe à vide 11. Cette dernière entraîne le gaz de post-décharge dans la chambre de traitement 7 et assure l'évacuation des gaz vers l'extérieur par une conduite 13 pourvu des filtres appropriés 15.

La chambre de traitement 7 comporte un porte-objet métallique 17 qui est destiné à recevoir les objets 19 que l'on souhaite stériliser.

Le porte-objet 17 est pourvu de moyens de chauffage 21 dont la température est contrôlée par un dispositif de commande 23. Ces moyens de chauffage peuvent notamment être constitués d'une résistance électrique ou, ainsi que représenté sur la figure 2 par des moyens de chauffage par induction 25.

Ainsi que représenté sur la figure 3 la chambre de traitement peut être constituée d'un autoclave du type de ceux qui sont utilisés pour assurer la stérilisation des instruments médicaux, ou chirurgicaux.

Sur cette figure l'autoclave 30 est ainsi constitué d'une enceinte 35, de forme sensiblement parallélépipédique qui est fermée sur l'un de ses côtés par une porte pivotante 32. Cette porte pivotante est suffisamment épaisse pour renfermer les divers éléments nécessaires à la génération du plasma. Elle comporte, sur sa face frontale, une buse 34 de sortie du gaz de post- décharge destinée à alimenter l'intérieur de l'enceinte. Cette buse 34 pourra avantageusement se terminer par un ou plusieurs injecteurs permettant notamment d'homogénéiser le flux du gaz de post-décharge. Dans le mode de mise en oeuvre représenté sur la figure 3 l'enceinte 35 est pourvue sur sa paroi opposée à la porte 32 d'un "réflecteur" 36 et d'un ventilateur 38 qui contribue à l'homogénéisation du gaz de post-décharge dans l'enceinte 35. Une telle disposition est intéressante en ce qu'elle permet à l'utilisateur de disposer d'un autoclave à plusieurs fonctions, à savoir une fonction classique d'autoclave et une fonction dans laquelle on stérilise par gaz de post-décharge et à basse température. Ainsi, en fonction des objets à stériliser, l'utilisateur aura la possibilité de faire appel au mode de stérilisation le plus approprié.

Dans cette variante de mise en oeuvre de l'invention l'autoclave pourra être utilisé pour porter à la température souhaitée les objets à stériliser. II a en effet été constaté que l'on pouvait obtenir un gaz de post-décharge possédant des propriétés bactéricides à partir d'un flux gazeux d'alimentation constitué par un mélange d'azote et d'hydrogène sans faire appel pour autant à de l'oxygène atomique ainsi que l'enseigne l'état antérieur de la technique.

On a établi qu'un gaz de post-décharge obtenu à partir d'un flux gazeux constitué par un mélange d'azote et d'hydrogène avait un effet biocide marqué sur les bactéries. On a également constaté que l'importance de l'effet biocide obtenu était liée à la nature du porte-objet utilisé et à la température à laquelle on portait celui- ci au cours de l'opération de stérilisation.

De plus on a également constaté que le mélange d'azote et d'hydrogène avait pour effet de produire des radicaux NHx (avec x=l, 2, 3) qui se sont révélés actifs en matière de désoxydation et de stérilisation.

On comprend ainsi que la présente invention permet d'augmenter l'efficacité des dispositifs de stérilisation à plasma faisant appel à de l'azote en tant que gaz générateur de plasma.

Les atomes d'hydrogène ainsi produits assurent une double fonction, à savoir d'une part ils génèrent une réaction de réduction des impureté gazeuses oxydantes associées aux instruments à stériliser, et dont la décomposition par le plasma pourrait corroder ces instruments, et d'autre part ces atomes ainsi que les radicaux NHx qui se trouvent ajoutés aux atomes d'azote produisent une chimie de surface sur les instruments à stériliser. On a constaté que cette chimie de surface désorganisait les macromolécules organiques et, associée à une faible augmentation de température de l'ordre de 60⁰C détruisait les microorganismes en les décomposant. Les gaz de désorption résultant étant évacués hors de l'enceinte par pompage. La présente invention permet également d'assurer la stérilisation de parties d'appareils qui, en raison de leur nature, ou de leurs dimensions, ne sont pas stérilisables dans les stérilisateurs de type classique.

Ainsi que représenté sur la figure 5 on a ainsi appliqué le dispositif de stérilisation représenté sur la figure 1 à la stérilisation d'un endoscope 40. A cet effet une entrée 42 de celui-ci est reliée au moyen d'un connecteur 41 à une conduite 9' reliée à la sortie du générateur 3 de plasma, de façon que le gaz post-décharge se forme à l'intérieur d'une chambre de stérilisation constituée par les conduites et cavités internes de l'endoscope 40. La sortie 43 de celui-ci est de même reliée, par l'intermédiaire d'un connecteur 41', à une conduite 9" reliée à une pompe à vide 11. Suivant l'invention le gaz post-décharge qui traverse l'intérieur des cavités de l'endoscope assurera la stérilisation de celui-ci. On notera qu'un tel mode d'utilisation est particulièrement intéressant d'une part en ce qui concerne sa facilité de sa mise en oeuvre par le praticien et, d'autre part, en ce qu'il permet d'assurer la stérilisation d'appareils qui peuvent comporter sur leur surface externe des parties réalisées dans des matières ne pouvant résister aux températures exigées par les stérilisations de type classique.

Ainsi que représenté sur la figure 6 on pourra également appliquer un dispositif de stérilisation identique à d'autres appareils et notamment à un fibroscope 44.

On pourra bien entendu suivant l'invention assurer également la stérilisation de l'ensemble de l'appareil, c'est-à-dire de ses conduites et cavités internes ainsi que de sa surface externe, lorsque cela est souhaité, en disposant celui-ci à l'intérieur d'une chambre de stérilisation 7' qui est en communication par une conduite 9' avec le générateur 3 de plasma, cette conduite étant reliée à une entrée de l'endoscope par un connecteur 41 et étant également en communication par une buse 45 avec l'intérieur de la chambre de stérilisation 7' dans laquelle se forme le gaz de post-décharge, la sortie 43 de l'endoscope 40 ainsi que le volume interne de la chambre de stérilisation étant reliés à une pompe à vide 11 ainsi que représenté sur la figure 7.

On peut également ^' utiliser le dispositif suivant l'invention pour assurer la stérilisation des conduites et volumes internes d'une unité de traitement dentaire en reliant, une entrée des canalisations de cette unité à l'arrivée du gaz de post-décharge, et la sortie de celle- ci à une pompe à vide.

Une autre application particulièrement intéressante de l'invention consiste en la stérilisation d'appareils de dialyse, ainsi que représenté sur la figure 8. L'appareil de dialyse 50 est ainsi relié par son entrée à une conduite d'arrivée 9' du gaz de post-décharge et sa sortie est reliée à une pompe à vide 11.

Claims

KEVENDICATIONS

1.- Dispositif de stérilisation d'objets (19,40,42,50), notamment d'instruments médicaux ou chirurgicaux, du type dans lequel on soumet un flux gazeux circulant dans une enceinte dans laquelle on crée un vide de niveau industriel, à l'action d'un champ électrique de façon à créer un plasma gazeux dont le flux de postdécharge qui en est issu est admis dans une chambre de stérilisation où il est mis en contact avec la surface des objets à traiter, caractérisé en ce que :

- le flux gazeux est constitué d'un mélange d'azote et d'une quantité d'hydrogène inférieure à 5%,

- il comprend des moyens de chauffage desdits objets aptes à porter ces derniers, en cours de traitement, à une température d'au moins 60°C.

2. - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le vide est créé au moyen d'une pompe à vide de type industriel.

3.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois de la chambre de stérilisation sont constituées d'un matériau possédant une faible capacité de recombinaison des atomes d'azote et d'hydrogène.

4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi de la chambre de stérilisation est constituée de verre et/ou de céramique et/ou d'un polymère.

5.- Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la chambre de stérilisation est constituée d'un autoclave.

6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage desdits objets sont constitués des moyens de chauffage propres de l'autoclave.

7.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les objets (19) sont disposés dans un porte-objet métallique (17) dont la nature est telle que, sous l'effet de la recombinaison des atomes d'azote et d'hydrogène, ce porte-objet s'échauffe et assure le réchauffage des objets (19) qu'il contient.

8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le porte-objet est réalisé en laiton.

9.- Dispositif suivant l'une des revendications 7 ou

8, caractérisé en ce que le porte-objet est pourvu de moyens de chauffage (21) .

10.- Dispositif suivant l'une des revendications 5 à

9, caractérisé en ce que le chauffage des objets (19) contenus dans la chambre de stérilisation (7) est assuré au moins en partie par les parois de celle-ci qui, à cet effet, sont constituées d'un matériau apte à s'échauffer par recombinaison des atomes d'azote et d'hydrogène.

11.- Dispositif suivant l'une des revendications 2 à

10, caractérisé en ce que les parois de la chambre de stérilisation (7) sont pourvues de moyens de chauffage additionnels notamment électriques.

12.- Dispositif de stérilisation d'appareils (40,42,50) comportant des conduits et cavités internes que l'on souhaite stériliser et qui sont en communication avec l'extérieur par des orifices d'entrée et de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'injection du flux de post-décharge par un orifice de cet appareil au travers des conduits et des cavités internes de celui-ci, ce flux étant expulsé par l'autre orifice.

13.- Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'appareil à stériliser (40) est disposé dans une chambre de traitement (7') qui est également traversée par le gaz de post-décharge.

14.- Procédé de stérilisation d'objets, notamment d'instruments médicaux ou chirurgicaux, dans lequel on crée un plasma par action d'un champ électrique sur un flux gazeux circulant dans une enceinte dans laquelle on crée un vide de niveau industriel et l'on met en contact le flux de post-décharge qui en est issu avec la surface des objets à traiter, caractérisé en ce que : on utilise en tant que flux gazeux un mélange d'azote et d'une quantité d'hydrogène inférieure à 5%,

- on assure un chauffage des objets à traiter à une température d'au moins 60⁰C.