Un sistema (10) para la esterilización de un artículo, comprendiendo el sistema:

una cámara (12) de vacío acoplada a una bomba (14) de vacío y a un respiradero (26); un primer electrodo (32) y un segundo electrodo (32'); una primera región (31) dentro de la cámara de vacío, comprendiendo la primera región una región entre los electrodos primero y segundo; una segunda región (33) dentro de la cámara de vacío, estando la segunda región en comunicación de fluido con la primera región; una fuente (18) de fluido acoplada a la cámara de vacío; un módulo (30) de control de proceso; y un módulo (22) de potencia de baja frecuencia que comprende componentes adaptados para aplicar una tensión de baja frecuencia entre el primer electrodo y el segundo electrodo para generar un plasma de baja frecuencia en la cámara de vacío, teniendo la tensión de baja frecuencia una frecuencia entre 0 y aproximadamente 200 kHz, caracterizado porque el módulo de potencia de baja frecuencia comprende un controlador (60) de potencia, un elemento (62) de derivación de la corriente de retorno, un monitor (80) de corriente, un monitor (90) de tensión, un monitor (100) de potencia acoplado al monitor de corriente y al monitor de tensión, un inductor (64), un condensador (66) y un módulo (110) de control de la potencia, en el que el monitor de potencia está adaptado para producir una señal de potencia proporcional a la potencia de baja frecuencia aplicada al plasma; en el que el módulo (110) de control de la potencia está acoplado al monitor (100) de potencia, al módulo (30) de control de proceso y al controlador (60) de potencia, y el controlador (60) de potencia está adaptado para ajustar el ciclo de trabajo de la tensión de baja frecuencia aplicada entre los electrodos primero (32) y segundo (32') en respuesta a una señal de retorno de la potencia recibida del módulo de control de la potencia en respuesta a la señal de potencia.

Sistema eléctrico de esterilización que emplea plasma de baja frecuencia

Antecedentes de la invención

Campo de la invención La presente invención versa acerca de sistemas y procedimientos para la esterilización de artículos que incluyen el uso de un plasma de descarga luminosa.

Descripción de la técnica relacionada

Se ha demostrado que, en particular, los plasmas producidos usando generadores de radiofrecuencia (RF) son instrumentos valiosos en los procedimientos de esterilización de instrumentos médicos. Por ejemplo, en las patentes estadounidenses nos 4.643.876 y 4.756.882, que se incorporan por referencia al presente documento, Jacobs et al. dan a conocer el uso del peróxido de hidrógeno como precursor en un sistema de esterilización a baja temperatura que emplea plasma de RF. La combinación del vapor de peróxido de hidrógeno y un plasma de RF proporciona un procedimiento eficiente de esterilización de dispositivos médicos sin usar ni dejar materiales altamente tóxicos ni la formación de subproductos tóxicos. De manera similar Jacob, en la patente estadounidense nº 5.302.343, y Griffiths et al., en la patente estadounidense nº 5.512.244, enseñan el uso de plasmas de RF en un procedimiento de esterilización.

Sin embargo, hay problemas asociados con el uso de un plasma de RF en un procedimiento de esterilización. El plasma de RF puede dejar peróxido de hidrógeno residual sobre el artículo esterilizado. La cantidad residual de peróxido de hidrógeno sobre el artículo esterilizado depende de la potencia de RF aplicada al artículo, de la cantidad de tiempo que estuvo expuesto al plasma de RF y del material del artículo. Por ejemplo, aunque algunos plásticos (por ejemplo, el poliuretano) absorben el peróxido de hidrógeno, otros materiales (por ejemplo, el teflón) absorben relativamente poco, cediendo por ello menos peróxido de hidrógeno residual después de la esterilización.

Además, las ineficiencias inherentes en la conversión de energía de la tensión de línea de baja frecuencia (por ejemplo, 60 Hz) a la tensión de RF (por ejemplo, aproximadamente 1 MHz -1 GHz) usada para generar el plasma de RF limitan la eficiencia de la potencia de tales sistemas a típicamente menos del 50%. La eficiencia energética se reduce típicamente un 5 -20% adicional a causa de las pérdidas de la red requerida de ajuste de impedancias entre el generador de RF y la carga. Tan baja eficiencia energética aumenta significativamente el coste por vatio aplicado a los artículos esterilizados. La instrumentación requerida para el uso de energía eléctrica de RF (por ejemplo, el generador de RF, la red de ajuste de la impedancia, la circuitería de monitorización) es cara, lo que también incrementa el coste por vatio aplicado a los artículos esterilizados. La presente invención proporciona un sistema de esterilización de un artículo según las reivindicaciones 1 o 2.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona un sistema para la esterilización de un artículo según las reivindicaciones 1 o 2.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra esquemáticamente una realización preferente de un sistema de esterilización compatible con la presente invención.

La Figura 2A ilustra esquemáticamente una realización preferente de un electrodo de forma cilíndrica con extremos abiertos y laterales perforados.

La Figura 2B ilustra esquemáticamente una realización preferente de un electrodo de forma cilíndrica con extremos abiertos y laterales de tipo persiana.

La Figura 2C ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo de forma cilíndrica con extremos abiertos y laterales enterizos.

La Figura 2D ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo que comprende uno o más segmentos colineales de forma cilíndrica con extremos abiertos y laterales enterizos.

La Figura 2E ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo de forma cilíndrica parcial con extremos abiertos y laterales enterizos.

La Figura 2F ilustra esquemáticamente una realización alternativa de un electrodo simétrico cilíndricamente y asimétrico longitudinalmente con extremos abiertos y laterales enterizos.

La Figura 2G ilustra esquemáticamente una realización alternativa de uno o más electrodos asimétricos con extremos abiertos y laterales enterizos.

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 laterales enterizos, 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 subdivide en las Figuras 3a y 3b, ilustra esquemáticamente una realización de un módulo de potencia de baja frecuencia compatible con el procedimiento de control del ángulo de fase de la presente invención.

La Figura 4, que se subdivide en las Figuras 4a y 4b, ilustra esquemáticamente una realización de un módulo de potencia de baja frecuencia compatible con el procedimiento de control de la amplitud de la presente invención.

La Figura 5A ilustra esquemáticamente el procedimiento de control del ángulo de fase para el control de la potencia de baja frecuencia aplicada al plasma.

La Figura 5B ilustra esquemáticamente el procedimiento de control de la amplitud para el control de la potencia de baja frecuencia aplicada al plasma.

La Figura 6 ilustra esquemáticamente una realización preferente de un procedimiento de esterilización compatible con la presente invención.

Descripción detallada de la realización preferente

La producción de plasmas de descarga luminosa usando tensiones de baja frecuencia (BF) evita los diversos 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 tratamiento por plasma de BF deja menos especies reactivas residuales en los artículos esterilizados que el tratamiento por plasma de RF. En segundo lugar, la generación del plasma de BF es sumamente eficiente energéticamente porque se requiere poca o ninguna conversión de frecuencia de la tensión de línea. Por ejemplo, no usando ninguna conversión de frecuencia con una frecuencia de 60 Hz de la tensión de línea, la eficiencia energética del sistema de esterilización puede alcanzar aproximadamente 85-95%. El uso de tensiones de BF tampoco requiere una red de ajuste de las impedancias, evitándose por ello las pérdidas de energía asociadas. En tercer lugar, debido a la instrumentación simplificada y a la mayor eficiencia energética de la generación de BF, el coste por vatio aplicado a los artículos esterilizados usando plasmas de BF puede ser hasta la décima parte del coste por vatio del uso de plasmas de RF. En cuarto lugar, se ha demostrado que la instrumentación simplificada usada para la generación de plasmas de BF es más fiable y robusta y requiere menos instrumentación complicada de diagnóstico.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente una realización preferente de la presente invención que comprende un sistema 10 de esterilización. El sistema 10 de esterilización comprende una cámara 12 de vacío, una bomba 14 de vacío, una línea 15 de conexión de la bomba de vacío, una válvula 16 de la bomba de vacío, una fuente 18 de un agente reactivo, una línea 19 de conexión del agente reactivo, una válvula 20 del agente reactivo, un módulo 22 de potencia de baja frecuencia (BF) , un conducto 24 de tensión de BF, un respiradero 26, una tubería 27 de ventilación, una válvula 28 de ventilación, un módulo 30 de control de proceso, un electrodo 32 y un monitor 34 del agente reactivo. Las personas expertas en la técnica reconocerán que son compatibles con la presente invención otras realizaciones que comprenden sistemas de esterilización de configuraciones diferentes de la ilustrada en la Figura 1.

En la realización preferente de la presente invención, se envasan los artículos que han de ser esterilizados (no mostrados en la Figura 1) en diversos materiales de envasado comúnmente usados para los productos esterilizados. Los materiales preferentes... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) para la esterilización de un artículo, comprendiendo el sistema:

una cámara (12) de vacío acoplada a una bomba (14) de vacío y a un respiradero (26) ;

un primer electrodo (32) y un segundo electrodo (32') ;

una primera región (31) dentro de la cámara de vacío, comprendiendo la primera región una región entre los electrodos primero y segundo;

una segunda región (33) dentro de la cámara de vacío, estando la segunda región en comunicación de fluido con la primera región;

una fuente (18) de fluido acoplada a la cámara de vacío;

un módulo (30) de control de proceso; y un módulo (22) de potencia de baja frecuencia que comprende componentes adaptados para aplicar una tensión de baja frecuencia entre el primer electrodo y el segundo electrodo para generar un plasma de baja frecuencia en la cámara de vacío, teniendo la tensión de baja frecuencia una frecuencia entre 0 y aproximadamente 200 kHz, caracterizado porque el módulo de potencia de baja frecuencia comprende un controlador (60) de potencia, un elemento (62) de derivación de la corriente de retorno, un monitor (80) de corriente, un monitor (90) de tensión, un monitor (100) de potencia acoplado al monitor de corriente y al monitor de tensión, un inductor (64) , un condensador (66) y un módulo (110) de control de la potencia, en el que el monitor de potencia está adaptado para producir una señal de potencia proporcional a la potencia de baja frecuencia aplicada al plasma;

en el que el módulo (110) de control de la potencia está acoplado al monitor (100) de potencia, al módulo (30) de control de proceso y al controlador (60) de potencia, y el controlador (60) de potencia está adaptado para ajustar el ciclo de trabajo de la tensión de baja frecuencia aplicada entre los electrodos primero (32) y segundo (32') en respuesta a una señal de retorno de la potencia recibida del módulo de control de la potencia en respuesta a la señal de potencia.

2. Un sistema (10) para la esterilización de un artículo, comprendiendo el sistema:

una cámara (12) de vacío acoplada a una bomba (14) de vacío y a un respiradero (26) ;

un primer electrodo (32) y un segundo electrodo (32') ;

una primera región (31) dentro de la cámara de vacío, comprendiendo la primera región una región entre los electrodos primero y segundo;

una segunda región (33) dentro de la cámara de vacío, estando la segunda región en comunicación de fluido con la primera región;

una fuente (18) de fluido acoplada a la cámara de vacío;

un módulo (30) de control de proceso; y un módulo (22) de potencia de baja frecuencia que comprende componentes adaptados para aplicar una tensión de baja frecuencia entre el primer electrodo y el segundo electrodo para generar un plasma de baja frecuencia en la cámara de vacío, teniendo la tensión de baja frecuencia una frecuencia entre 0 y aproximadamente 200 kHz, caracterizado porque el módulo de potencia de baja frecuencia comprende un amplificador (53) controlado por tensión, un monitor (80) de corriente, un monitor (90) de tensión, un monitor (100) de potencia acoplado al monitor (80) de corriente y al monitor (90) de tensión, y un módulo (110) de control de la potencia, en el que el monitor (100) de potencia está adaptado para producir una señal de potencia proporcional a la potencia de baja frecuencia aplicada al plasma;

en el que el módulo (110) de control de la potencia está acoplado al monitor (100) de potencia, al módulo (30) de control de proceso y al amplificador (53) controlado por tensión, y el amplificador (53) controlado por tensión está adaptado para ajustar la amplitud de la tensión de baja frecuencia aplicada entre los electrodos primero y segundo en respuesta a una señal de retorno de la potencia recibida del módulo (110) de control de la potencia en respuesta a la señal de potencia.

3. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que el artículo está en la segunda región.

4. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que el segundo electrodo está en la cámara de vacío.

5. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la fuente de fluido comprende especies de agentes reactivos.

6. El sistema descrito en la Reivindicación 5 en el que la especie de agente reactivo comprende un germicida.

7. El sistema descrito en la Reivindicación 6 en el que el germicida comprende peróxido de hidrógeno.

8. El sistema descrito en la Reivindicación 1 en el que el controlador de potencia está adaptado para mantener una potencia media sustancialmente estable aplicada al plasma de baja frecuencia.

9. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la tensión de baja frecuencia aplicada está entre 100 Vrms y 1000 Vrms.

10. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la tensión de baja frecuencia aplicada está entre 200 Vrms y 500 Vrms.

11. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la tensión de baja frecuencia aplicada está entre 250 Vrms y 450 Vrms.

12. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la tensión de baja frecuencia está por encima de una tensión umbral requerida para inflamar un plasma.

13. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la tensión de baja frecuencia tiene una frecuencia entre 0 y 10 kHz.

14. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que la tensión de baja frecuencia tiene una frecuencia entre 0 y 400 Hz.

15. El sistema definido en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que el plasma de baja frecuencia tiene un tiempo de extinción del plasma y la tensión tiene un semiperiodo mayor que dicho tiempo de extinción del plasma.

16. El sistema descrito en la Reivindicación 1 en el que el inductor y el condensador comprenden un circuito LC conectado en serie con el controlador de potencia.

17. El sistema descrito en la Reivindicación 16 en el que una inductancia y una capacitancia del circuito LC son escogidas para que se correspondan con una frecuencia resonante del circuito LC a la frecuencia de la tensión de baja frecuencia aplicada entre los electrodos primero y segundo.

18. El sistema descrito en las Reivindicaciones 1 o 2 en el que el módulo (22) de potencia de baja frecuencia comprende, además, un módulo de conmutación que, en respuesta a una tensión entrante de baja frecuencia, proporciona una tensión saliente de baja frecuencia con una frecuencia diferente de la frecuencia de la tensión entrante de baja frecuencia.