SISTEMA DE ENERGÍA PARA SISTEMAS DE ESTERILIZACIÓN QUE EMPLEAN PLASMA DE BAJA FRECUENCIA.

Sistema de energía para sistemas de esterilización que emplean plasma de baja frecuencia Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La invención se refiere a sistemas y procedimientos para controlar plasmas de descarga de gas en sistemas de esterilización que emplean plasmas de descarga de gas. Descripción de la técnica relacionada Los plasmas producidos usando generadores de radiofrecuencias (RF) en particular han demostrado ser herramientas valiosas en los procedimientos para la esterilización de dispositivos médicos. Por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos nº 4.643.876 y 4.756.882, Jacobs y col. divulgan usando peróxido de hidrógeno como precursor en un sistema de esterilización a baja temperatura que emplea plasma de RF. La combinación de vapor de peróxido de hidrógeno y un plasma de RF proporciona un procedimiento eficiente de esterilización de dispositivos médicos, sin usar o dejar materiales altamente tóxicos o formar subproductos tóxicos. Asimismo, la patente de los Estados Unidos nº 5.302.343 de Jacobs y la patente de los Estados Unidos nº 5.512.244 de Griffiths y col. enseñan el uso de plasmas de RF en un procedimiento de esterilización. Sin embargo, hay problemas asociados al uso de un plasma de RF en un procedimiento de esterilización. El plasma de RF deja peróxido de hidrógeno residual en el artículo esterilizado. La cantidad residual de peróxido de hidrógeno que queda sobre el artículo esterilizado depende de la potencia de RF aplicada al artículo, la cantidad de tiempo de exposición al plasma de RF, y el material del artículo. Por ejemplo, aunque algunos plásticos (por ejemplo poliuretano) absorben el peróxido de hidrógeno, otros materiales (por ejemplo el Teflón) absorben relativamente poco, produciendo de este modo menos peróxido de hidrogeno residual después de la esterilización Además, las ineficiencias inherentes en la conversión energética a partir de la tensión de línea de baja frecuencia (por ejemplo, 60 Hz) en la tensión RFV (por ejemplo, aproximadamente 1 MHz 1 GHz) usada para generar el plasma de RF limitan la eficiencia de energía de tales sistemas a típicamente menos del 50%. La eficiencia energética se reduce, además, en típicamente del 5 al 20% debido a las pérdidas de la red de adaptación de impedancia requerida entre el generador de RF y la carga. Tal eficiencia de baja energía aumenta considerablemente el coste por vatio aplicado a los artículos esterilizados. La instrumentación requerida para el uso de energía eléctrica de RF (por ejemplo un generador de RF, red de adaptación de impedancia, circuito de vigilancia) es cara, lo cual aumenta también el coste por vatio aplicado a los artículos esterilizados. Sumario de la invención ES 2 367 914 T3 Un aspecto de la presente invención es un sistema de esterilización que comprende un sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia para ajustar de manera controlable una energía aplicada a un plasma de baja frecuencia dentro de una cámara de vacío del sistema de esterilización para eliminar especies de gas o vapor del artículo. La energía tiene una frecuencia de entre 0 y aproximadamente 200 kHz. EL sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia comprende un monitor de energía adaptado para producir una primera señal indicativa de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia dentro de la cámara de vacío. El sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia del monitor de energía comprende un módulo de control de energía adaptado para producir una segunda señal en respuesta a la primera señal procedente del monitor de energía, y un controlador de energía adaptador para ajustar, en respuesta a la segunda señal, la energía aplicada al plasma de baja frecuencia para mantener una energía media sustancialmente estable aplicada al plasma de baja frecuencia durante el procesamiento del artículo. El sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia comprende, además, un monitor de corriente que está adaptado para producir una tercera señal indicativa de una corriente aplicada al plasma de baja frecuencia y un monitor de tensión que está adaptado para producir una cuarta señal indicativa de una tensión aplicada a través del plasma de baja frecuencia. El monitor de energía está adaptado para producir la primera señal en respuesta a la primera señal y la cuarta señal. Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento para ajustar de manera controlada una energía aplicada a un plasma de baja frecuencia dentro de una cámara de vacío de un sistema de esterilización para eliminar especies de gas o vapor del artículo. La energía tiene una frecuencia entre 0 y aproximadamente 200 kHz. El procedimiento comprenden vigilar la energía aplicada al plasma de baja frecuencia dentro de la cámara de vacío. El procedimiento comprende, además, generar una primera señal indicativa de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia. El procedimiento comprende, además, ajustar la energía aplicada al plasma de baja frecuencia en 2 respuesta a la primera señal para mantener una energía media sustancialmente estable aplicada al plasma de baja frecuencia durante el procesamiento del artículo. La vigilancia de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia comprende: vigilar una corriente aplicada al plasma de baja frecuencia y generar una segunda señal indicativa de la corriente; y vigilar una tensión aplicada a través del plasma de baja frecuencia y generar una tercera señal indicativa de la tensión. La generación de la primera señal se efectúa en respuesta a la segunda señal y la tercera señal. Breve descripción de los dibujos - La figura 1 ilustra esquemáticamente una realización preferida de un sistema de esterilización compatible con la presente invención. - La figura 2A ilustra esquemáticamente una realización preferida de un electrodo de forma cilíndrica con extremos abiertos y lados perforados. - La figura 2B ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo de forma cilíndrica con extremos abiertos y lados de tipo persiana. - La figura 2C ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo de forma cilíndrica con extremos abiertos y lados macizos. - La figura 2D ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo que comprende uno o más segmentos de forma cilíndrica colineales con extremos abiertos y lados macizos - La figura 2E ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo con una forma parcialmente cilíndrica, extremos abiertos y lados macizos. - La figura 2F ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo cilíndricamente simétrico y longitudinalmente asimétrico con extremos abiertos y lados macizos - La figura 2G ilustra esquemáticamente una realización alternativa de uno o más electrodos asimétricos con extremos abiertos y lados macizos. - La figura 2H ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un sistema de electrodos con un primer electrodo que es de forma cilíndrica con extremos abiertos y lados macizos y un segundo electrodo que comprende un hilo sustancialmente colineal con el primer electrodo. - La figura 2I ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo generalmente cuadrado o rectangular dentro de una cámara de vacío generalmente cuadrada o rectangular. - La figura 3, que se divide en las figuras 3a y 3b, ilustra esquemáticamente una realización de un módulo de energía de baja frecuencia compatible con el procedimiento de control de ángulo de fase de la presente invención. - La figura 4, que se divide en las figuras 4a y 4b, ilustra esquemáticamente una realización de un módulo de energía de baja frecuencia compatible con el procedimiento de control de amplitud de la presente invención. - La figura 5A ilustra esquemáticamente el procedimiento de control de ángulo de fase para controlar la energía de baja frecuencia aplicada al plasma. - La figura 5B ilustra esquemáticamente el procedimiento de control de amplitud para controlar la energía de baja frecuencia aplicada al plasma. - La figura 6 ilustra esquemáticamente una realización preferida de un procedimiento de esterilización compatible con la presente invención. Descripción detallada de la realización preferida ES 2 367 914 T3 La producción de plasmas de descarga de gas usando tensiones de baja frecuencia BF evita varios problemas inherentes en los dispositivos y procedimientos de esterilización del estado de la técnica que forman y usan plasmas producidos por tensiones de radiofrecuencia (RF). En primer lugar, el procesamiento de plasma de BF deja menos especies reactivas residuales que permanecen sobre los artículos esterilizados que el procesamiento de plasma de RF. En segundo... [Seguir leyendo]

1.- Sistema de esterilización (10) que comprende un sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia (70) para ajustar de manera controlable una energía aplicada a un plasma de baja frecuencia dentro de una cámara de vacío (12) del sistema de esterilización para eliminar especies de gas o vapor del artículo, teniendo la energía una frecuencia de entre 0 y aproximadamente 200 kHz, comprendiendo el sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia - un monitor de energía (100) adaptado para producir una primera señal indicativa de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia dentro de la cámara de vacío; - un módulo de control de energía (110) adaptado para producir una segunda señal en respuesta a la primera señal procedente del monitor de energía, y - un controlador de energía (60) adaptador para ajustar, en respuesta a la segunda señal, la energía aplicada al plasma de baja frecuencia para mantener una energía media sustancialmente estable aplicada al plasma de baja frecuencia durante el procesamiento del artículo; en el cual el sistema de control de realimentación de energía de baja frecuencia (70) comprende, además, un monitor de corriente (80) que está adaptado para producir una tercera señal indicativa de una corriente aplicada al plasma de baja frecuencia y un monitor de tensión (90) que está adaptado para producir una cuarta señal indicativa de una tensión aplicada a través del plasma de baja frecuencia; y en el cual el monitor de energía (100) está adaptado para producir la primera señal en respuesta a la primera señal y la cuarta señal. 2.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual el monitor de corriente comprende un detector de corriente (82), un primer convertidor (84), y un primer amplificador de tensión (86). 3.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 2, en el cual el monitor de corriente comprende, además, un detector de sobreintensidad (88) acoplado al módulo de control de energía. 4.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual el monitor de tensión comprende un transformador reductor (92), un segundo convertidor (94), y un segundo amplificador de tensión (96). 5.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual el módulo de control de energía (110) comprende un procesador de control de energía (120). 6.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 5, en el cual el módulo de control de energía (110) comprende, además, un detector de fallos. 7.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 6, en el cual el detector de fallos se selecciona en el grupo que consiste en un detector de energía excesiva (112) y un conmutador térmico (114). 8.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 6, en el cual el procesador de control de energía está acoplado al controlador de energía, el monitor de energía y el monitor de corriente. 9.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual el módulo de control de energía está acoplado a una interfaz de usuario (112) adaptado para recibir una entrada de usuario y para transmitir la entrada de usuario al módulo de control de energía. 10.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual el controlador de energía está adaptado para ajustar un ciclo de trabajo de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia en respuesta a la segunda señal procedente del módulo de control de energía. 11.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual el controlador de energía está adaptado para ajustar una amplitud de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia en respuesta a la segunda señal procedente del módulo de control de energía. 12.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual la energía tiene una frecuencia de 0 a aproximadamente 10 kHz. 13.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual la energía tiene una frecuencia de 0 a aproximadamente 400 kHz. 14.- Procedimiento para ajustar de manera controlada una energía aplicada a un plasma de baja frecuencia dentro de una cámara de vacío (12) de un sistema de esterilización (10) para eliminar especies de gas o vapor del artículo, teniendo la energía una frecuencia de entre 0 y aproximadamente 200 kHz comprendiendo el procedimiento 14 ES 2 367 914 T3 - supervisar la energía aplicada al plasma de baja frecuencia dentro de la cámara de vacío; - generar una primera señal indicativa de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia, y - ajustar la energía aplicada al plasma de baja frecuencia en respuesta a la primera señal para mantener una energía media sustancialmente estable aplicada al plasma de baja frecuencia durante el 5 procesamiento del artículo. en el cual la supervisión de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia comprende: - supervisar una corriente aplicada al plasma de baja frecuencia y generar una segunda señal indicativa de la corriente; y - supervisar una tensión aplicada a través del plasma de baja frecuencia y generar una tercera señal 10 indicativa de la tensión; y en el cual la generación de la primera señal se efectúa en respuesta a la segunda señal y la tercera señal. 15.- Procedimiento según se ha descrito en la reivindicación 14, en el cual el ajuste de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia comprende ajustar un ciclo de trabajo de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia. 15 16.- Procedimiento según se ha descrito en la reivindicación 14, en el cual el ajuste de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia comprende ajustar una amplitud de la energía aplicada al plasma de baja frecuencia. 17.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual la energía tiene una frecuencia de 0 a aproximadamente 10 kHz. 18.- Sistema de esterilización según se ha descrito en la reivindicación 1, en el cual la energía tiene una frecuencia 20 de 0 a aproximadamente 400 kHz. ES 2 367 914 T3 16 ES 2 367 914 T3 17 ES 2 367 914 T3 18 ES 2 367 914 T3 19 ES 2 367 914 T3 ES 2 367 914 T3 21 ES 2 367 914 T3 22 ES 2 367 914 T3 23 ES 2 367 914 T3 24 ES 2 367 914 T3