WO2010112136A1 - Biozide schicht enthaltend kupfer - Google Patents

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WO2010112136A1
WO2010112136A1 PCT/EP2010/001648 EP2010001648W WO2010112136A1 WO 2010112136 A1 WO2010112136 A1 WO 2010112136A1 EP 2010001648 W EP2010001648 W EP 2010001648W WO 2010112136 A1 WO2010112136 A1 WO 2010112136A1
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WO
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contact area
copper
disinfecting
bacteria
disinfection
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PCT/EP2010/001648
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Malgorzata-Jadwiga Kolodziej
Siegbert Ströhl
Christian Frontzek
Karlheinz Fitzenberger
Original Assignee
Malgorzata-Jadwiga Kolodziej
Stroehl Siegbert
Christian Frontzek
Karlheinz Fitzenberger
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    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
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    • Y10T428/24752—Laterally noncoextensive components

Definitions

  • the invention relates to a disinfection element.
  • this object is achieved in that the disinfection element has a copper-based contact area, which has a ßeren surface has increased inner surface.
  • the invention comprises a disinfecting element with a copper-based contact area, wherein the contact area has a large inner surface.
  • the antibacterial effect of the disinfecting element can be increased and the risk of transmission of harmful bacteria and germs can be reduced.
  • the invention starts from the knowledge of using a disinfection element with a copper-based contact area.
  • copper-based contact surfaces can be used, since copper is already present in small amounts for many microorganisms Volumes toxic.
  • the invention is based on the idea of using a disinfection element with the largest possible inner surface. Increasing the internal surface increases the number of sites where bacteria and germs can, for example, adsorb or react so that larger numbers of bacteria can be killed as the surface area increases.
  • the invention utilizes this knowledge to the effect that a disinfectant element with a copper-based contact area and a large inner surface is used to increase the disinfecting effect.
  • the combination of the above can significantly increase the effectiveness of a disinfecting element in terms of disinfecting effect and thus reduce the spread and transmission of bacteria.
  • the disinfecting effect of copper which is the basis of the contact area, has been known since antiquity. Copper was already being used to treat eye diseases and veterinary medicine, and later, before the use of modern medicines, it was used to treat asthma and whooping cough.
  • disinfecting elements Because of this property, it makes sense to use disinfecting elements with a copper-based contact area exactly where the transmission of germs and bacteria is high. Thus, these disinfection elements can be used in particular in places where germs and bacteria can spread quickly by large crowds or by the presence of a variety of pathogens. The use of disinfecting elements can reduce the spread and survival of bacteria and germs.
  • test series were carried out with different elements of copper and copper-containing alloys. It could be shown that the survival probability of the bacteria decreases with increasing copper content. For example, the bacteria survived on steel elements for several days, whereas using brass high copper content items to pure copper elements, the survival time dropped dramatically down to a few minutes. By using elements of copper, one thus achieves a reduction in the risk of transmission of, for example, pathogens.
  • MRSA Metal-Resistant Staphylococcus Aureus
  • the disinfection element according to the invention should have a large inner surface in relation to have outer surface.
  • the outer surface is the geometric surface directly visible from outside, that is, the one which would be obtained when packaging the disinfecting element.
  • the inner surface comprises all the surfaces of porous or granular solids contained in a body.
  • both the outer surface is considered as well as those surfaces that arise between the individual grains or by the pore edges within the body and are not necessarily visible from the outside.
  • a large internal surface can be achieved either by structuring the outer surface, by increasing the porosity of a body, or by combining increased porosity with an additionally textured surface.
  • Structuring of the outer surface may be incorporated into the outer surface of a body by various chemical or mechanical methods. Due to the increased surface area and resulting increase in the number of sites where, for example, the bacteria can react and / or absorb, the disinfecting effect of the disinfection element can be increased.
  • the inner surface of a body can be further increased.
  • the porosity describes the ratio of the void volume to the total volume of a body and is made up of the sum of all the cavities that communicate with each other and with the environment. Both the so-called “open” porosity and the “closed” porosity must be taken into account.
  • Open-pored bodies offer a high useful surface for the adsorption of substances, since they are accessible from the outside. They are of great interest in particular in catalyst technology.
  • catalysts are used to increase the rate of a reaction without being self-consumed.
  • catalysts find a variety of applications, especially in the automotive industry, where they are used for example for the purification of exhaust gases.
  • a catalyst When using an open-pore system, so for example a catalyst adsorb or react substances on the surface of another substance and accumulate there.
  • the physical adsorption can be a reversible process, so that the adsorbed substances can desorb again.
  • chemical adsorption is irreversible due to the formation of covalent bonds and offers the possibility of binding the adsorbed molecules firmly to the surface.
  • a disinfection element When a disinfection element has a contact area with a high porosity or an externally introduced structure and consequently has a large inner surface, the surface has catalytic properties. The fact that the bacteria that adsorb and react on the surface of a contact area, they are killed and lose their harmful effects.
  • Various methods are used to determine the porosity of a body. Widely used here is the BET measurement (according to Brunnauer, Emmett and Teller), an analytical method for determining the size of inner surfaces, in particular in the case of porous solids, by means of gas adsorption.
  • the inner surface of a solid is calculated here from the N 2 adsorption isotherm, which is observed at the boiling point of liquid nitrogen.
  • mercury porosimetry also mercury penetration or mercury intrusion
  • This technique provides reliable information about the pore volume and actual density of porous materials, regardless of their nature and shape.
  • the technique is based on the in- trusion of the non-wetting liquid mercury into a porous system under applied pressure. By means of the pressure then the corresponding pore volume can be calculated, from which the inner surface of a body can be calculated.
  • the inner surface is related either to the mass or to the volume of the body. It is then referred to as a mass-related or volume-related specific surface.
  • the specific surface area indicates which inner surface has one kilogram of a body (m 2 / kg), in the second case it describes the inner surface of a body per cubic meter (m 2 / m 3 ).
  • a contact element can be achieved by using a porous material that offers a large inner surface.
  • the outer surface of the contact element may be modified by structuring such that the resulting outer surface is many times larger than the geometric surface of the body.
  • the contact area of the disinfection element has a thickness of at least 1 .mu.m, in particular of 10 .mu.m. These dimensions are particularly favorable, since one needs a certain minimum thickness for the adsorption of the bacteria. This minimum thickness depends on the size of the bacteria. In order to reduce or almost completely prevent the harmful effect of the bacteria on the disinfecting element, the thickness of the contact area must therefore be chosen so that the bacteria have enough surface area to react.
  • the contact area has a porosity of more than 20%, in particular more than 50%. This ensures that the copper-based material has a sufficiently high porosity so that the inner surface of the contact area accessible to the bacteria is large enough to increase the disinfecting effect. Furthermore, the porosity is not pronounced too strong, so as not to weaken the stability of the disinfecting element.
  • the contact area of the disinfecting element has a structure for forming an enlarged outer surface having a depth of at least 3 ⁇ m. By choosing the specified minimum depth it is ensured that, for example, bacteria such as the Staphylococcus aureus bacterium with a size of usually about 1 ⁇ m can penetrate into the structure and react.
  • the structure of a surface can be designed differently.
  • the structure of the contact area is formed as a cross-cut structure.
  • the cross-cut structure is a frequently surfaced structure because it may be incorporated, for example, by means of a generally well-known and technically easy-to-use honing process.
  • a sanding pattern with closed channels in different directions is obtained.
  • the depth of the structure can be influenced by the use of the tools, so-called honing stones, so that depending on the use, the structure can be introduced into the surface at different depths.
  • the contact area is applied to a support body.
  • the support body may be formed in various ways. It may have a porosity as well as the contact area, but it is equally possible that it consists of a self-contained or material. In this case, it is possible to manufacture the disinfection element in one piece.
  • the support body is made on the basis of a plastic and / or a metal. As a result, the use in many areas is possible, in which these materials are used. But also is a support body conceivable on the basis of another material such as wood or stone.
  • the contact area is applied as a layer on the support body.
  • the contact area is applied as a firmly adhering layer on the surface of the support body.
  • the thickness of the layer can vary and be adapted to the required requirements.
  • the support body In order to achieve a thin layer on the support body, it is applied, for example, with a dispersion coating, wherein the material used in the coating process is finely dispersed as a dispersion in a solvent.
  • the dispersion is atomized by means of compressed air into a mist and sprayed evenly onto the substrate.
  • the substrate is then heated in an oven to form a thin layer.
  • the contact region as a layer on the support body by the process of vortex sintering.
  • fluidized bed spinning a powder is fluidized in a fluidized bed, and as the heated substrate is immersed in the fluidized bed, the substrate is wetted with the powder. This results in a thin coating analogous to the dispersion coating.
  • the disinfecting element is designed as a film. This offers the possibility to provide already existing contact surfaces with which a large number of people come into contact with a disinfecting film.
  • Such a film could be used, for example, in public transport or public toilets, which are used daily by many people who can potentially transmit germs. Likewise in hospitals, where strict hygiene regulations are adhered to, the transmission rate of invisible harmful pathogens could be reduced by the use of be damped by disinfecting foils.
  • the film can basically be cut to any desired dimensions, for example, it can be rectangular, square or round. However, blanks are also conceivable that specifically serve the customer's wishes and the purpose of the request.
  • the film is provided on at least one side with an adhesive layer.
  • an adhesive layer offers the great advantage that a film can thereby be applied automatically.
  • the cost of retrofitting can be limited to the extent that it is not necessary to exchange existing objects, such as door handles and other interfaces in public transport or toilet goggles.
  • the costs for private individuals can be reduced, as by an adhesive layer, an independent application is possible.
  • the adhesive layer on the one hand be designed as a double-sided adhesive tape, on the other hand, it is also conceivable that the adhesive must first be applied to the film, so as to be applied to a light switch, for example.
  • Fig. 2 is a plan view of a disinfecting element
  • Fig. 3 is a disinfecting element in a cutaway view with an adhesive layer, wherein both the contact area and the support body are porous.
  • a disinfecting element 1 is shown in a cutaway view.
  • the disinfection element 1 is in this case formed as a body, which is composed of a contact region 2 and a support body 4.
  • the contact area 2 is made of copper and applied as a coating on the support body 4. The coating is applied by means of the vortex sintering process.
  • the contact area 2 has an outer surface 6, in which a structure is introduced.
  • This structure is presently introduced by a laser in the surface.
  • a laser for example, a cross-cut structure can be introduced into a surface.
  • a laser beam melts the metallic surface and evaporates it partially, so that the desired structure is formed.
  • the outer surface 6 already offers a large number of possible adsorption sites for bacteria and germs.
  • the contact area 2 has a high porosity with pores 8 of different sizes.
  • the inner surface increases, that is, the totality of all surfaces contained in the contact area 2.
  • These include, in addition to the externally visible outer surface 6, also all surfaces present in the contact area 2, which originate, for example, from the edges of the pores 8 and need not necessarily be recognizable from the outside.
  • the contact area 2 thus offers a total of a large inner surface of the Sum of the aforementioned individual surfaces for the adsorption of bacteria and germs and thus also to increase the disinfecting effect.
  • the support body 4 is like the contact area 2 made of copper. However, in contrast to this, it has no pores, but is formed as a metal grid. Alternatively, the support body 4 can also be made on the basis of another metal, such as aluminum or steel or based on a plastic.
  • FIG. 2 shows the plan view of a disinfection element 11 with a structure 14 attached to the outer surface 12.
  • the structure 14 is designed as a cross-cut structure.
  • the cross-cut structure 14 is presently applied by means of a honing process on the outer surface and provides a uniform surface structure with presently arranged parallel channels in different directions.
  • the structure 14 may be varied by increasing or decreasing the individual channels and / or varying the distance between the channels, so that the size of the outer surface 12 can be adjusted to the desired circumstances.
  • FIG. 3 another disinfecting element 21 is shown in a cutaway view.
  • the entire disinfection element 21 is made here from one piece.
  • Both the contact region 22 and the support body 24 are made of copper and have, in contrast to FIG. 1, both pores 26.
  • the disinfecting element 21 has a lower density and accordingly less weight overall.
  • the disinfection element 21 is formed in FIG. 3 as a film.
  • the contact region 22 of the disinfection element 21 has, as in FIG. 1, a structured outer surface 28, which is introduced by an etching process.
  • the method is particularly well suited for structuring the outer surface of small metal parts.
  • etchant for example, acids are used which change the material to be etched in a chemical reaction, for example, oxide explosion.
  • an adhesive layer 30 is attached to the support body 24.
  • This adhesive layer 30 is designed as a double-sided adhesive tape. It allows the trained as a film disinfection element 21 subsequently to objects, such as on touch surfaces such as light switches, doorknobs or toilet seats to install. Furthermore, the simple handling of a film provided with an adhesive layer 30, for example, a rework or retrofitting in private households can be greatly facilitated and reduced.
  • contact region 22 and the support body 24 have a different porosity, in that they are made of different materials, for example.
  • the material of contact area 22 and support body 24 may be the same and the difference in porosity is achieved by the manufacturing process of the two components.
  • the support body 24 may alternatively be made on the basis of another metal, such as aluminum or steel or based on a plastic and depending on the purpose either porous or as a metal mesh.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Desinfektionselement (1, 11, 21) mit einem kupferbasierten Berührungsbereich (2, 22), wobei der Berührungsbereich (2, 22) eine große innere Oberfläche im Verhältnis zur äußeren Oberfläche (6, 12, 28) aufweist. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Desinfektionselementes (1, 11, 21) wird die antibakterielle Wirkung des Desinfektionselementes (1, 11, 21 ) derart erhöht, dass so auf besonders einfache Weise eine unerwünschte Ansammlung von Keimen und Bakterien auf Berührungsflächen verhindert oder zumindest gering gehalten werden kann.

Description

Beschreibung
BIOZIDE SCHICHT ENTHALTEND KUPFER
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Desinfektionselement.
Im Alltag kommen Menschen häufig unbewusst mit gesundheitsschädlichen Bakterien, Keimen und Viren in Berührung. Besonders dort, wo man mit Flächen in Kontakt kommt, die von vielen anderen Menschen zuvor berührt worden sind, kann eine zunehmende Ansammlung von Keimen vermehrt zu unhygienischen Bedingungen führen. Insbesondere in öffentlichen Institutionen und Verkehrsmitteln kommt man mit Gegenständen, wie zum Beispiel Türgriffen und anderen Berührungsflächen in Kontakt, auf denen sich Bakterien ansammeln und vermehren können. Selbst in Institutionen, die eigentlich strenge Hygienevorschriften befolgen, wie beispielsweise in Krankenhäusern und Kindergärten, können Krankheitserreger übertragen werden und so die Gesundheit schädigen.
Aufgabe der Erfindung
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Desinfektionselement anzugeben, mit dem auf besonders einfache Weise eine derartige unerwünschte Ansammlung von Keimen verhindert oder zumindest gering gehalten werden kann.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem das Desinfektionselement einen kupferbasierten Berührungsbereich aufweist, der eine im Verhältnis zur äu- ßeren Oberfläche erhöhte innere Oberfläche hat.
Demnach umfasst die Erfindung ein Desinfektionselement mit einem kupferbasierten Berührungsbereich, wobei der Berührungsbereich eine große innere Oberfläche aufweist. Hierdurch kann die antibakterielle Wirkung des Desinfektionselementes erhöht und die Gefahr der Übertragung von gesundheitsschädlichen Bakterien und Keimen verringert werden.
Da man im Alltag an vielen Orten mit Bakterien und Keimen in Berührung kommt, geht die Erfindung in einem ersten Schritt von der Erkenntnis aus, ein Desinfektionselement mit einem kupferbasierten Berührungsbereich zu verwenden. Um eine Verringerung der Übertragung und Vermehrung von Keimen und Bakterien in der Öffentlichkeit zugänglichen Berührungsflächen, wie zum Beispiel Türklinken, Lichtschalter oder Haltegriffe in Bussen und Bahnen, zu erreichen, können Berührungsflächen auf Kupfer-Basis verwendet werden, da Kupfer für viele Mikroorganismen schon in geringen Mengen toxisch wirkt.
In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, ein Desinfektionselement mit einer möglichst großen inneren Oberfläche zu verwenden. Durch die Vergrößerung der inneren Oberfläche erhöht sich die Anzahl der Plätze, an denen Bakterien und Keime zum Beispiel adsorbieren oder reagieren können, so dass mit zunehmender Oberfläche eine größere Anzahl von Bakterien getötet werden kann.
In einem dritten Schritt nutzt die Erfindung schließlich diese Erkenntnis dahingehend aus, dass zur Erhöhung der desinfizierenden Wirkung ein Desinfektionselement mit einem kupferbasierten Berührungsbereich und einer großen inneren Oberfläche verwendet wird. Durch die Kombination des zuvor genannten kann die Wirksamkeit eines Desinfektionselementes hinsichtlich der Desinfektionswirkung beträchtlich gesteigert werden und so die Ausbreitung und Übertragung von Bakterien verringert werden. Die desinfizierende Wirkung von Kupfer, welches die Basis des Berührungsbereiches ist, ist bereits seit dem Altertum bekannt. Kupfer wurde bereits damals zur Behandlung von Augenkrankheiten und in der Veterinärmedizin verwendet und später, vor der Anwendung moderner Medikamente, zur Behandlung von Asthma und Keuchhusten genutzt.
Aufgrund dieser Eigenschaft ist es sinnvoll, Desinfektionselemente mit einem kupferbasierten Berührungsbereich genau dort zu verwenden, wo die Übertragung von Keimen und Bakterien hoch ist. So können diese Desinfektionselemente insbesondere an Stellen eingesetzt werden, wo sich Keime und Bakterien durch große Menschenmengen oder durch das Vorhandensein einer Vielzahl von Krankheitserregern schnell ausbreiten können. Durch die Verwendung desinfizierender Elemente können so die Ausbreitung und die Überlebenschancen von Bakterien und Keimen verringert werden.
Insbesondere aufgrund der Resistenz verschiedener Bakterien gegen Antibiotika und Penicillin, zum Beispiel MRSA (Methicillin-Resistenter Staphylococcus Au- reus), wurden Testreihen mit unterschiedlichen Elementen aus Kupfer und kup- ferhaltigen Legierungen durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Überlebenswahrscheinlichkeit der Bakterien mit zunehmendem Kupfergehalt abnimmt. Beispielsweise überlebten die Bakterien auf Elementen aus Stahl mehrere Tage, wohingegen bei der Verwendung von Werkstücken aus Messing mit einem hohen Kupfergehalt bis hin zu Elementen aus reinem Kupfer die Überlebenszeit bis hinunter zu wenigen Minuten stark abnahm. Durch die Verwendung von Elementen aus Kupfer erreicht man somit eine Verringerung des Risikos einer Übertragung von zum Beispiel Krankheitserregern.
Um zusätzlich zur Verwendung eines kupferbasierten Berührungsbereiches die Wirksamkeit des Desinfektionselementes noch zu erhöhen, sollte das erfindungsgemäße Desinfektionselement eine große innere Oberfläche im Verhältnis zur äußeren Oberfläche haben.
Bei der äußeren Oberfläche handelt es sich um die von außerhalb direkt ersichtliche geometrische Oberfläche, also jene, die man bei der Verpackung des Desinfektionselementes erhalten würde.
Im Gegensatz zur äußeren Oberfläche umfasst die innere Oberfläche die Gesamtheit aller in einem Körper enthaltenen Oberflächen von porösen oder körnigen Feststoffen. Hierbei wird sowohl die äußere Oberfläche berücksichtigt als auch jene Oberflächen, die sich zwischen den einzelnen Körnern bzw. durch die Porenränder innerhalb des Körpers ergeben und bei äußerlicher Betrachtung nicht zwingend zu erkennen sind.
Eine große innere Oberfläche erreicht man entweder durch die Strukturierung der äußeren Oberfläche, durch eine erhöhte Porosität eines Körpers oder durch die Kombination von erhöhter Porosität und einer zusätzlich strukturierten Oberfläche.
Eine Strukturierung der äußeren Oberfläche kann durch verschiedene chemische oder mechanische Verfahren in die äußere Fläche eines Körpers eingebracht sein. Aufgrund der vergrößerten Oberfläche und er daraus resultierenden steigenden Menge an Plätzen, an denen zum Beispiel die Bakterien reagieren und oder absorbieren können, kann die desinfizierende Wirkung des Desinfektionselementes gesteigert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann durch die Verwendung eines porösen Körpers die innere Oberfläche eines Körpers noch weiter vergrößert werden.
Die Porosität beschreibt das Verhältnis des Hohlraumvolumens zum Gesamtvolumen eines Körpers und setzt sich zusammen aus der Summe aller Hohlräume, die untereinander und mit der Umgebung in Verbindung stehen. Hierbei muss sowohl die sogenannte „offene" Porosität als auch die „geschlossene" Porosität be- rücksichtigt werden.
Offenporige Körper bieten eine hohe Nutzfläche zur Adsorption von Substanzen an, da sie von außen zugänglich sind. Sie sind insbesondere in der Katalysatortechnik von großem Interesse. Allgemein werden Katalysatoren verwendet, um die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöhen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. In der Technik finden Katalysatoren vielfältige Anwendungen, insbesondere in der Autoindustrie, wo sie zum Beispiel zur Abgasreinigung eingesetzt werden.
Bei der Verwendung eines offenporigen Systems, also zum Beispiel eines Katalysators, adsorbieren oder reagieren Substanzen auf der Oberfläche eines anderen Stoffes und reichern sich dort an. Hier unterscheidet man zwischen der physikalischen Adsorption und der chemischen Adsorption. Die physikalische Adsorption kann ein reversibler Prozess sein, so dass die adsorbierten Substanzen wieder desorbieren können. Die chemische Adsorption hingegen ist aufgrund der sich ausbildenden kovalenten Bindungen irreversibel und bietet die Möglichkeit, die adsorbierten Moleküle fest an die Oberfläche zu binden.
Wenn ein Desinfektionselement einen Berührungsbereich mit hoher Porosität oder einer äußerlich eingebrachten Struktur aufweist und demzufolge eine große innere Oberfläche aufweist, so hat die Oberfläche katalytische Eigenschaften. Dadurch, dass die Bakterien, die auf der Oberfläche eines Berührungsbereiches adsorbieren und reagieren, werden sie abgetötet und verlieren ihre gesundheitsschädigende Wirkung.
Diese zuvor beschriebenen Mechanismen finden natürlich auch an äußeren Oberflächen von nicht-porösen Körpern statt, so dass eine äußere Oberfläche, in die eine Struktur zur Erhöhung der inneren Oberfläche eingebracht ist, ebenfalls zur Adsorption und Reaktion zur Verfügung steht und somit auch katalytische Eigenschaften hat. Körper mit einer abgeschlossenen Porosität, wie beispielweise Schäume, können zwar auch eine große innere Oberfläche aufweisen, diese ist allerdings von außen nicht zugänglich. Diese Körper haben den Vorteil, dass sie bei gleichen geometrischen Abmessungen durch den Lufteinschluss in den Poren ein großes Volumen ausfüllen können und dabei eine geringe Dichte und ein niedriges Gewicht haben Aus diesem Grund eigenen sie sich besonders gut für die Verwendung als Isolati- ons- und Verpackungsmaterial, als Montageschaum zur Abdichtung von Bauelementen. Metallische Schäume zeigen zusätzlich ein gutes Energieabsorptionsvermögen eigenen sich zum Beispiel für Verkleidungen und Beschichtungen von Häuserwänden.
Zur Bestimmung der Porosität eines Körpers werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Weit verbreitet ist hierbei die BET-Messung (nach Brunnauer, Emmett und Teller), ein Analyseverfahren zur Größenbestimmung von inneren Oberflächen, insbesondere bei porösen Festkörpern, mittels Gasadsorption. Die innere Oberfläche eines Festkörpers berechnet sich hier aus der N2-Adsorptions-lso- therme, die bei dem Kochpunkt von flüssigem Stickstoff beobachtet wird. Durch die Auswertung der Adsorptionskurven in relativen erhält man ein Volumen, welches der Menge Stickstoff entspricht, die für eine monomolekulare Beschichtung erforderlich ist. Unter Berücksichtigung der für ein Stickstoffmolekül benötigten Fläche kann die innere Oberfläche der Probe bestimmt werden.
Eine weitere Möglichkeit bietet die sogenannte Quecksilber-Porosimetrie (auch Quecksilber-Penetration oder Quecksilber-Intrusion). Diese Technik liefert zuverlässige Informationen über das Porenvolumen und die tatsächliche Dichte poröser Materialien, unabhängig von deren Art und Form. Die Technik beruht auf der In- trusion der nicht benetzenden Flüssigkeit Quecksilber in ein poröses System bei angelegtem Druck. Mittels des Drucks dann das entsprechende Porenvolumen berechnet werden, woraus sich die innere Oberfläche eines Körpers berechnen lässt. Um die innere Oberfläche beispielsweise eines Kupfer-Körpers mit der inneren Oberfläche anderer Körper vergleichen zu können, wird die innere Oberfläche entweder auf die Masse oder auf das Volumen des Körpers bezogen. Man bezeichnet sie dann als massenbezogene oder als volumenbezogene spezifische Oberfläche. Im ersten Fall gibt die spezifische Oberfläche an, welche innere Oberfläche ein Kilogramm eines Körpers (m2/kg) besitzt, im zweiten Fall beschreibt sie die innere Oberfläche eines Körpers pro Kubikmeter (m2/ m3).
Insgesamt lassen sich also größere reaktive Oberflächen eines Berührungselementes dadurch erreichen, dass man einen porösen Werkstoff verwendet, der eine große innere Oberfläche anbietet. Weiterhin kann die äußere Oberfläche des Berührungselementes durch Strukturierung derart verändert sein, dass die resultierende äußere Oberfläche um ein Vielfaches größer ist als die geometrische Oberfläche des Körpers.
Zweckmäßigerweise weist der Berührungsbereich des Desinfektionselements eine Dicke von mindestens 1 μm, insbesondere von 10 μm, auf. Diese Abmessungen sind besonders günstig, da man eine gewisse Mindestdicke für die Adsorption der Bakterien benötigt. Diese Mindestdicke hängt von der Größe der Bakterien ab. Um die schädliche Wirkung der Bakterien auf dem Desinfektionselement zu verringern oder nahezu ganz zu verhindern, muss die Dicke des Berührungsbereiches also so gewählt sein, dass die Bakterien genügend Fläche haben, um zu reagieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Berührungsbereich eine Porosität von mehr als 20 %, insbesondere von mehr als 50 %, auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass das kupferbasierte Material eine genügend große Porosität hat, so dass die den Bakterien zugängliche innere Oberfläche des Berührungsbereiches groß genug ist, um die desinfizierende Wirkung zu erhöhen. Weiterhin ist die Porosität nicht zu stark ausgeprägt, um die Stabilität des Desinfektionselementes nicht zu schwächen. Bevorzugt weist der Berührungsbereich des Desinfektionselementes eine Struktur zur Ausbildung einer vergrößerten äußeren Oberfläche mit einer Tiefe von mindestens 3 μm auf. Durch die Wahl der angegebenen Mindesttiefe wird gewährleistet, dass zum Beispiel Bakterien wie das Staphylococcus aureus-Bakterium mit einer Größe von üblicherweise etwa 1 μm in die Struktur eindringen und reagieren können.
Grundsätzlich kann die Struktur einer Oberfläche unterschiedlich ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist die Struktur des Berührungsbereiches als eine Kreuzschliffstruktur ausgebildet. Die Kreuzschliffstruktur ist eine häufig auf Oberflächen aufgebrachte Struktur, da sie zum Beispiel mittels eines allgemein gut bekannten und technisch einfach zu handhabenden Hon-Verfahrens eingebracht sein kann. Bei der Kreuzschliffstruktur erhält man ein Schleifbild mit abgeschlossenen Kanälen in unterschiedlichen Richtungen. Die Tiefe der Struktur kann durch die Verwendung der Werkzeuge, sogenannte Honleisten, beeinflusst werden, sodass in Abhängigkeit der Verwendung die Struktur in unterschiedlichen Tiefen in die Oberfläche eingebracht werden kann. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, eine Struktur durch weitere Verfahren, wie Einritzen oder das Ätzen in eine der Oberfläche einzubringen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Berührungsbereich auf einen Tragkörper aufgebracht. Der Tragkörper kann auf verschiedenen Arten ausgebildet sein. Er kann ebenso wie der Berührungsbereich eine Porosität aufweisen, es ist aber genauso möglich, dass er aus einem in sich geschlossenen oder Material besteht. In diesem Fall bietet sich die Möglichkeit, das Desinfektionselement aus einem Stück zu fertigen.
Zweckmäßigerweise ist der Tragkörper auf der Basis eines Kunststoffs und/oder eines Metalls gefertigt. Hierdurch ist die Verwendung in vielen Bereichen möglich, in denen diese Werkstoffe benutzt werden. Weiterhin ist aber auch ein Tragkörper auf der Basis eines anderen Materials wie Holz oder Stein denkbar.
Bevorzugt ist der Berührungsbereich als Schicht auf den Tragkörper aufgebracht. Durch Verwendung eines Beschichtungs-Verfahrens ist der Berührungsbereich als festhaftende Schicht auf die Oberfläche des Tragkörpers aufgebracht. Dabei kann die Dicke der Schicht variieren und den geforderten Ansprüchen angepasst werden.
Um eine dünne Schicht auf dem Tragkörper zu erreichen, wird diese beispielsweise mit einer Dispersionsbeschichtung aufgebracht, wobei das im Beschich- tungs-Verfahren verwendete Material als eine Dispersion in einem Lösungsmittel fein verteilt ist. Die Dispersion wird mittels Pressluft zu einem Nebel zerstäubt und gleichmäßig auf das Substrat gesprüht. Das Substrat wird anschließend in einem Ofen erhitzt, so dass sich eine dünne Schicht ausbildet.
Weiterhin erreicht man die Aufbringung des Berührungsbereiches als Schicht auf den Tragkörper durch den Prozess des Wirbelsinterns. Beim Wirbelsintern wird ein Pulver in einem Wirbelbett fluidisiert und beim Eintauchen des erwärmten Substrats in das Wirbelbett wird das Substrat mit dem Pulver benetzt. So entsteht analog zur Dispersionsbeschichtung eine dünne Beschichtung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Desinfektionselement das als eine Folie ausgebildet. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, bereits bestehende Berührungsflächen, mit denen eine Vielzahl von Menschen in Kontakt kommt, mit einer desinfizierenden Folie zu versehen.
Anwendung könnte eine solche Folie zum Beispiel in öffentlichen Verkehrsmitteln oder auch auf öffentlichen Toiletten finden, die täglich von vielen Menschen genutzt werden, die potentiell Keime übertragen können. Ebenso in Krankenhäusern, wo strenge Hygiene-Vorschriften eingehalten werden, könnte die Übertragungsrate von unsichtbaren gesundheitsschädlichen Erregern durch die Verwen- dung von desinfizierenden Folien eingedämmt werden. Die Folie kann grundsätzlich auf alle gewünschten Maße zugeschnitten werden, beispielsweise kann sie rechteckig, quadratisch oder rund sein. Es sind aber auch Zuschnitte denkbar, die speziell den Kundenwünschen und dem Anforderungszweck dienen.
Zweckmäßigerweise ist die Folie auf mindestens einer Seite mit einer Klebeschicht versehen. Eine Klebeschicht bietet beispielsweise den großen Vorteil, dass hierdurch eine Folie selbsttätig aufgebracht werden kann. Somit können die Kosten für eine Nachrüstung in dem Maße eingeschränkt werden, dass es nicht nötig ist, bestehende Gegenstände, wie zum Beispiel Türgriffe und andere Berührungsflächen in öffentlichen Verkehrsmitteln oder Toiletten-Brillen auszutauschen. Außerdem können auch die Kosten für Privatpersonen gesenkt werden, da durch eine Klebeschicht ein selbstständiges Aufbringen möglich ist.
Beispielsweise kann die Klebeschicht einerseits als ein doppelseitiges Klebeband ausgeführt sein, andererseits ist es ebenfalls denkbar, dass der Klebstoff zuerst auf die Folie aufgebracht werden muss, um dann zum Beispiel auf eine Lichtschalter aufgebracht werden zu können.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Desinfektionselement in einer aufgeschnittenen Darstellung, wobei nur der Berührungsbereich eine Porosität hat,
Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Desinfektionselement, und
Fig. 3 ein Desinfektionselement in einer aufgeschnittenen Darstellung mit einer Klebeschicht, wobei sowohl der Berührungsbereich als auch der Tragkörper porös sind.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In Fig. 1 ist ein Desinfektionselement 1 in einer aufgeschnittenen Darstellung gezeigt. Das Desinfektionselement 1 ist hierbei als ein Körper ausgebildet, der aus einem Berührungsbereich 2 und einem Tragkörper 4 zusammengesetzt ist. Der Berührungsbereich 2 ist aus Kupfer gefertigt und als Beschichtung auf den Tragkörper 4 aufgebracht. Die Beschichtung ist mittels des Wirbelsinter-Verfahrens aufgebracht.
Der Berührungsbereich 2 weist eine äußere Oberfläche 6 auf, in die eine Struktur eingebracht ist. Diese Struktur ist vorliegend durch einen Laser in die Oberfläche eingebracht. Mit Hilfe eines Lasers kann zum Beispiel eine Kreuzschliffstruktur in eine Oberfläche eingebracht werden. Hierbei schmilzt ein Laserstrahl die metallische Oberfläche auf und verdampft sie teilweise, so dass die gewünschte Struktur entsteht. Diese Verfahren eignen sich zum Beispiel insbesondere für kleine Oberflächen.
Die äußere Oberfläche 6 bietet bereits eine Vielzahl von möglichen Adsorptionsplätzen für Bakterien und Keime. Zusätzlich weist der Berührungsbereich 2 eine hohe Porosität mit Poren 8 unterschiedlicher Größe auf.
Durch die Poren 8 vergrößert sich die innere Oberfläche, also die Gesamtheit aller in dem Berührungsbereich 2 enthaltenen Oberflächen. Diese schließen, neben der von außen ersichtlichen äußeren Oberfläche 6, auch alle in dem Berührungsbereich 2 vorhandenen Oberflächen ein, die zum Beispiel von den Rändern der Poren 8 herrühren und von außen nicht zwingend zu erkennen sein müssen. Der Berührungsbereich 2 bietet also insgesamt eine große innere Oberfläche aus der Summe der zuvor genannten Einzel-Oberflächen zur Adsorption von Bakterien und Keimen und somit auch zur Erhöhung der desinfizierenden Wirkung.
Der Tragkörper 4 ist wie der Berührungsbereich 2 auch aus Kupfer gefertigt. Er weist im Gegensatz zu diesem jedoch keine Poren auf, sondern ist als ein Metallgitter ausgebildet. Alternativ kann der Tragkörper 4 auch auf Basis eines anderen Metalls, wie Aluminium oder Stahl oder auf Basis eines Kunststoffs gefertigt sein.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf ein Desinfektionselement 11 mir einer auf der äußeren Oberfläche 12 angebrachten Struktur 14. Die Struktur 14 ist als Kreuzschliffstruktur ausgebildet. Die Kreuzschliffstruktur 14 ist vorliegend mittels eines Hon- Verfahrens auf die äußere Oberfläche aufgebracht und liefert eine gleichmäßige Oberflächenstruktur mit vorliegend parallel angeordneten Kanälen in unterschiedlichen Richtungen. Die Struktur 14 kann durch die Vergrößerung oder Verkleinerung der einzelnen Kanälen und/oder durch Veränderung des Abstands zwischen den Kanälen variiert werden, sodass sich die Größe der äußereren Oberfläche 12 den gewünschten Begebenheiten anpassen lässt.
In Fig. 3 ist ein weiteres Desinfektionselement 21 in einer aufgeschnittenen Darstellung gezeigt. Das gesamte Desinfektionselement 21 ist hier aus einem Stück gefertigt. Sowohl der Berührungsbereich 22 als auch der Tragkörper 24 sind aus Kupfer gefertigt und weisen, im Unterschied zu Fig. 1, beide Poren 26 auf. Durch eine solche Ausführungsform hat das das Desinfektionselement 21 eine geringere Dichte und dementsprechend insgesamt weniger Gewicht.
Das Desinfektionselement 21 ist in Fig. 3 als Folie ausgebildet. Der Berührungsbereich 22 des Desinfektionselements 21 hat, wie auch in Fig. 1 , eine strukturierte äußere Oberfläche 28, die durch ein Ätz-Verfahren eingebracht ist. Das Verfahren eignet sich besonders gut zur Strukturierung der äußeren Oberfläche kleiner Metallteile. Als Ätzmittel kommen zum Beispiel Säuren zur Anwendung, die das zu ätzende Material in einer chemischen Reaktion verändern, also zum Beispiel oxi- dieren.
Zusätzlich ist am Tragkörper 24 eine Klebeschicht 30 angebracht. Diese Klebeschicht 30 ist als doppelseitiges Klebeband ausgeführt. Sie ermöglicht, das als Folie ausgebildete Desinfektionselement 21 nachträglich auf Gegenstände, wie zum Beispiel auf Berührungsflächen wie Lichtschalter, Türklinken oder Toilettensitzen, anzubringen. Weiterhin kann durch die einfache Handhabung einer mit einer Klebeschicht 30 versehenen Folie beispielsweise eine Nachbesserung bzw. Nachrüstung in Privathaushalten erheblich erleichtert und vergünstigt werden.
Zusätzlich ist es möglich, dass der Berührungsbereich 22 und der Tragkörper 24 eine unterschiedliche Porosität aufweisen, dadurch dass sie beispielsweise aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Alternativ kann das Material von Berührungsbereich 22 und Tragkörper 24 gleich sein und der Unterschied der Porosität kommt durch das Fertigungsverfahren der beiden Komponenten zustande.
Der Tragkörper 24 kann alternativ auch auf der Basis eines anderen Metalls, wie Aluminium oder Stahl oder auf Basis eines Kunststoffs gefertigt sein und je Verwendungszweck entweder porös oder als Metallgitter vorliegen.
Bezugszeichenliste
Desinfektionselement
Berührungsbereich
Tragkörper äußere Oberfläche
Poren
Desinfektionselement äußere Oberfläche
Struktur
Desinfektionselement
Berührungsbereich
Tragkörper
Poren äußere Oberfläche
Klebeschicht

Claims

Ansprüche
1. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) mit einem kupferbasierten Berührungsbereich (2, 22), der eine im Verhältnis zur äußeren Oberfläche (6, 12, 28) erhöhte innere Oberfläche aufweist.
2. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) nach Anspruch 1 , wobei der Berührungsbereich (2, 22) eine Dicke von mindestens 1 μm, insbesondere von 10 μm, aufweist.
3. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) Ansprüche 1 oder 2, wobei der Berührungsbereich (2, 22) eine Porosität von mehr als 20 %, insbesondere von mehr als 50 %, aufweist.
4. Desinfektionselement (1 , 11, 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Berührungsbereich (2, 22) eine Oberflächen-Struktur (14) mit einer Tiefe von mindestens 3 μm aufweist.
5. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) Anspruch 4, wobei die Oberflächen-Struktur (14) des Berührungsbereiches (2, 22) als eine Kreuzschliffstruktur ausgebildet ist.
6. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Berührungsbereich (2, 22) auf einen Tragkörper (4, 24) aufgebracht ist.
7. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) nach Anspruch 6, wobei der Tragkörper (4, 24) auf Basis eines Kunststoffs und/oder Metalls gebildet ist.
8. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Berührungsbereich (2, 22) als eine Schicht auf den Tragkörper (4, 24) aufgebracht ist.
9. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Folie ausgebildet ist.
10. Desinfektionselement (1 , 11 , 21) nach Anspruch 9, wobei die Folie auf mindestens einer Seite mit einer Klebeschicht (30) versehen ist.
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