Procedimiento y aparato para esterilizar y desinfectar aire y superficies, y proteger una zona frente a la contaminación microbiana externa.

Aparato de desinfección para destruir el ADN de microorganismos,

que comprende:

una fuente de fotones (1-4), caracterizada por que la fuente es una lámpara de excímeros que emite fotones de líneaespectral única a una longitud de onda de 222 nm; y

un reflector de fotones (6) sujeto con seguridad en relación espaciada con respecto a la fuente de fotones, yconcebido para dirigir fotones desde la lámpara de excímeros hacia una zona seleccionada o una superficie para ladestrucción del ADN de los microorganismos.

Procedimiento y aparato para esterilizar y desinfectar aire y superficies, y proteger una zona frente a la contaminación microbiana externa Antecedentes

1. Ámbito de la invención

Esta invención enseña un nuevo método para desinfectar y esterilizar aire, todo tipo de superficies y alimentos, por eliminación de microorganismos y sustancias químicas tóxicas. Más en particular, se refiere a un procedimiento y un aparato para proteger, frente a las fuentes externas de contaminación microbiana, las superficies en entornos (zonas) cerrados o atrapados con un procedimiento eficaz y rentable. Estas zonas pueden ser volúmenes grandes, tales como rascacielos, cruceros y aviones, o volúmenes pequeños tales como habitaciones pequeñas o áreas quirúrgicas, tanto en un quirófano hospitalario como en el campo de batalla.

2. Descripción de la técnica relacionada

Toda la técnica anterior para esterilizar y desinfectar el aire se ha basado en el uso de las lámparas ultravioletas (UV) disponibles en el mercado, véase, p. ej., la patente internacional WO 02/078754, o en el uso de campos magnéticos. Estas lámparas son pulsantes o continuas. Las lámparas continuas son de mercurio y emiten principalmente a 254 nm. Una serie de compañías están produciendo en la actualidad aparatos de luz UV para la destrucción de virus, bacterias y patógenos (microorganismos o partículas muy pequeñas [VSP, por su nombre en inglés]) que se encuentran en el aire de la habitación. es un tratamiento eficaz porque expone continuamente las corrientes de aire de la habitación al tratamiento luminoso y al final acaba proporcionando un tiempo de exposición suficiente a las VSP. Los tiempos de exposición requeridos oscilan de decenas a centenas de segundos, según la capacidad de absorción de la luz de los diferentes virus y bacterias a 254 nm. Aunque es eficaz para tratar el aire de la habitación en habitaciones independientes, no es práctico para tratar grandes volúmenes de flujo de aire que pasan rápidamente por conductos grandes. Al necesitar mucho tiempo de tratamiento, no resulta práctico para tratar la mayoría de las superficies.

Los aparatos basados en campos magnéticos también necesitan su tiempo para desactivar o destruir estas VSP. Dos de tales invenciones se centran en aplicaciones específicas. Wesley, patente de los EE.UU. n.º 4.458.153 se refiere específicamente a las sustancias de tipo líquido encerradas en tuberías, pero no describe ningún resultado de las pruebas. Sangster, patente de los EE.UU. n.º 5.750.072 requiere una inyección de un líquido esterilizante en forma de una niebla o vapor para que el campo magnético produzca radicales que, a su vez, se utilizan para destruir las VSP. No se describe ningún resultado de las pruebas. Hofmann, patente de los EE.UU. n.º 4.524.079 se centra específicamente en el tratamiento de comestibles. Habla de que se necesitan hasta 100 impulsos en frecuencias que oscilan de 5 a 500 kHz. Ninguna de estas patentes se admite que sean técnica anterior por su mención en este apartado de antecedentes. Aunque el tiempo de acción sería breve, la energía necesaria para tratar grandes áreas y el diseño del aparato limitan su aplicación práctica.

El amplio espectro ultravioleta se ha dividido en tres regiones según los distintos efectos sobre los sistemas biológicos. La referencia a estas regiones se hace de forma predominante en la terminología médica, en donde UV-A se define por un intervalo o banda entre 320 nm y 400 nm, UV-B se define por una banda entre 280 nm y 320 nm, y UV-C se define por abarcar las longitudes de onda de menos de 280 nm. Los fotoquímicos y los fotobiólogos no suelen utilizar esta terminología, ya que los espectros de absorción de los enlaces químicos son mucho más estrechos que esas bandas cuya definición es muy general. En cambio, utilizan la longitud de onda de la radiación aplicada para definir los efectos observados.

Se ha reivindicado que la radiación UV-C se utiliza para destruir el ADN. Esto es porque la emisión de la lámpara de mercurio a 254 nm está cerca de una buena banda de absorción del ADN. Ninguna de estas reivindicaciones hace referencia a ninguna longitud de onda más corta ni a la principal banda de absorción de las proteínas del ADN que tiene su máximo a 200 nm (véase la figura 9) . De hecho, en la bibliografía se desaconseja a los investigadores el uso de una longitud de onda más corta debido a la elevada absorción del agua molecular. Las lámparas de mercurio se utilizan para el tratamiento del agua residual y funcionan bien para esta aplicación. Sin embargo, esta especificación nos enseña que, ya que nosotros no vivimos debajo del agua, la banda de absorción de proteínas ofrece un espectro de acción mucho más significativo que puede utilizarse para destruir con más eficacia el ADN de los microorganismos. Este concepto supone un avance significativo y un cambio de etapa en la tecnología utilizada para la esterilización y la desinfección.

Durante los últimos años han empezado a comercializarse nuevas lámparas emisoras de UV basadas en la excitación de excímeros. Estos emisores producen una emisión espectral estrecha o de línea única a una longitud de onda determinada por la composición del gas de la lámpara. Si la longitud de onda de la lámpara del tratamiento se elije para que coincida lo más posible con el máximo de la absorción de las proteínas del ADN del microorganismo, entonces se puede administrar una dosis letal a las VSP en menos tiempo. No se ha encontrado ninguna patente que describa el uso de nuevas fuentes de ultravioleta (NUV) acopladas a un equipo de soporte que puede desinfectar y esterilizar con eficacia y eficiencia grandes volúmenes de aire, superficies grandes y pequeñas,

y comestibles en distintas etapas de elaboración.

En esta especificación, esterilización o esterilizar se refiere a la esterilización o a la desinfección de alto nivel que define la FDA de los EE.UU. La terminología desinfectante y desinfección se refiere a todos los otros niveles de desinfección.

Antecedentes de NUV

El diseño genético de todos los organismos vivos está contenido en su molécula de ADN. La replicación se produce mediante la separación de la molécula de ADN, que se duplica a sí misma a través de una transformación de su estructura. A las distintas partes de la molécula de ADN se les ha dado nombres tales como bases de pirimidina, citosina, timina o uracilo que forman un grupo de sustancias bioquímicas que mantienen la vida. La larga molécula de ADN se mantiene cohesionada consigo misma mediante enlaces simples como los encontrados en los azúcares.

Los investigadores creen que la energía del fotón UV ocasiona que se forme un enlace fuerte (covalente) entre sustancias bioquímicas específicas. No obstante, la fuerza de enlace del enlace covalente es muy dependiente de la posición relativa de los átomos que participan. Cuando el enlace es simétrico a ambos lados de un átomo de un hidrógeno del enlace, se denomina un dímero. Un dímero es un enlace muy fuerte y que por lo general no se rompe durante la vaporización del líquido. Se sabe que la luz UV produce dímeros de timinas, de citosina y timina y de citosinas. Tras la formación del dímero, se detiene la replicación posterior del ADN. La figura 8 muestra el concepto de la formación de dímeros en una molécula de ADN.

La molécula de ADN absorbe luz desde aproximadamente 180 nm a aproximadamente 300 nm. La longitud de onda más eficaz en el agua es de aproximadamente 254 nm porque la absorción del agua se incrementa sin parar a medida que la longitud de onda disminuye por debajo de 240 nm. La absorción del ADN también se incrementa a una longitud de onda más corta. La figura 9 ilustra gráficamente esta relación (Von Sonntag; «Disinfection by free radicals and UV-radiation». Water Supply 4, 11-18 (1986) ) .

La fuente comercial de luz para la irradiación UV cerca del máximo de absorción de 260 nm del ADN se ha fabricado con mercurio como fuente desde la que se generan los fotones. El mercurio gaseoso y su presión en la lámpara determinan la longitud de onda de la luz que se emite. Para las lámparas a baja presión y de alto rendimiento a presión baja (LPHO, por su nombre en inglés) , la longitud de onda emitida es de 254 nm. Para las lámparas de presión media, la emisión oscila desde 200 nm a más de 300 nm. Sin embargo, la potencia de la luz emitida no es eficaz por debajo de 245 nm para las lámparas de emisión continua ni por debajo de 235 nm para la lámparas de presión media. El gas xenón en las lámparas pulsantes produce una emisión parecida a la de las lámparas de mercurio de presión media.

Los espectros de acción... [Seguir leyendo]

1. Aparato de desinfección para destruir el ADN de microorganismos, que comprende:

una fuente de fotones (1-4) , caracterizada por que la fuente es una lámpara de excímeros que emite fotones de línea espectral única a una longitud de onda de 222 nm; y

un reflector de fotones (6) sujeto con seguridad en relación espaciada con respecto a la fuente de fotones, y concebido para dirigir fotones desde la lámpara de excímeros hacia una zona seleccionada o una superficie para la destrucción del ADN de los microorganismos.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el reflector de fotones tiene forma de ala de gaviota (6) adaptado para dirigir al menos el 90% de la luz emitida hacia una superficie plana (6a) .

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el reflector de fotones comprende sulfato de bario.

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: un conducto de aire que rodea la fuente de fotones; y un precipitador electroestático (21) en el conducto de aire sujeto con seguridad en una relación espaciada con la

fuente de fotones.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende adicionalmente un humidificador (22) en el conducto de aire después del precipitador electroestático.

6. Procedimiento de desinfección mediante la destrucción del ADN de microorganismos, caracterizado por las etapas de

utilización de una lámpara de excímeros (1-4) para generar fotones de línea espectral única a una longitud de onda de 222 nm; y

utilización de un reflector de fotones (6) sujeto con seguridad en una relación espaciada con la fuente de fotones para dirigir los fotones generados a una sustancia a desinfectar, por medio de lo cual los fotones destruyen el ADN de los microorganismos.

7. Procedimiento de desinfección de una sustancia en una corriente de aire mediante la destrucción del ADN de los microorganismos, caracterizado por las etapas de utilización de una lámpara de excímeros (16) para generar fotones de línea espectral única a una longitud de onda de 222 nm que corresponde a un máximo de absorción del ADN de los microorganismos;

envío de una corriente de aire hacia el generador de fotones (208) ; y

exposición de la corriente de aire a los fotones, por medio de lo cual los fotones destruyen el ADN de los microorganismos.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende adicionalmente las etapas de determinación del tiempo de actividad necesario para desinfectar la corriente de aire; y retirada de las partículas de la corriente de aire después del tiempo de actividad.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende adicionalmente la etapa de humidificar (22) la corriente de aire después de la etapa de retirada.

10. Procedimiento para proporcionar un espacio quirúrgico libre de gérmenes, caracterizado por las etapas de:

utilización de una lámpara de excímeros para generar fotones de línea espectral única a una longitud de onda de 222 nm; envío (20) de una corriente de aire a los fotones generados; exposición de la corriente de aire a los fotones; retirada de las partículas de la corriente de aire; y envío de la corriente de aire verticalmente y hacia abajo a un área quirúrgica, mediante lo cual un flujo de aire

desinfectado rodea el espacio quirúrgico e impide que entre el aire infectado.