DE4432228A1 - Pulse width modulated, high frequency discharge method - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Desinfektion, Sterilisation Entkeimung antibakteriellen Behandlung od. dgl.The invention relates to a method for disinfection, Sterilization, disinfection, antibacterial treatment or the like
Derartige Verfahren sind in vielfältiger Form bekannt.Such methods are known in many forms.
Beispielsweise können Gegenstände aus hitzebeständigem Material durch Hitzesterilisation keimfrei gemacht werden.For example, items made of heat-resistant Material can be sterilized by heat sterilization.
Dabei kann die Wärme durch ein gasförmiges oder flüssiges Wärmeträgermedium - im einfachsten Falle Luft oder Wasser - auf den zu entkeimenden Gegenstand übertragen werden.The heat can be gaseous or liquid Heat transfer medium - in the simplest case air or water - be transferred to the object to be sterilized.
Statt dessen ist es auch möglich, den zu entkeimenden Gegenstand in einem Mikrowellenfeld unter Einwirkung der Mikrowellen unmittelbar zu erhitzen. Instead, it is also possible to sterilize the one Subject in a microwave field under the influence of To heat microwaves immediately.
Außerdem ist es grundsätzlich bekannt, Neutronenstrahlung zur Sterilisation einzusetzen. Zwar können bei diesem Verfahren die zu sterilisierenden Gegenstände, Materialien od. dgl. bereits vorher verpackt werden, weil die Neutronen strahlung alle üblichen Verpackungsmaterialien durchdringt. Jedoch ist aus Sicherheitsgründen der technische Aufwand bei diesem Verfahren außerordentlich hoch.It is also known in principle, neutron radiation used for sterilization. Although with this Process the objects, materials to be sterilized or the like. Be packed beforehand because the neutrons radiation penetrates all common packaging materials. However, for security reasons, the technical effort extremely high in this process.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Sterilisations bzw. Entkeimungsverfahren aufzuzeigen, welches sich in besonders vielfältiger Weise auch bei verpackten Gegen ständen oder Materialien einsetzen läßt.It is therefore the object of the invention to perform a sterilization or disinfection process to show which is in especially versatile in the case of packaged counterparts stands or materials can be used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem unter Unterdruck stehenden Raum, welcher das zu desinfizierende, zu sterilisierende bzw. zu ent keimende Gut aufnimmt, Gasentladungen erzeugt werden, indem an zumindest zwei Elektroden eine hochfrequent pulsierende elektrische Spannung mit geringer Puls breite und großer Amplitude angelegt wird.This object is achieved in that in a room under negative pressure, which the to be disinfected, sterilized or ent germinating material, gas discharges are generated, by placing a high frequency on at least two electrodes pulsating electrical voltage with low pulse wide and large amplitude is applied.
Die Spannungsimpulse können so bemessen sein, daß die Elektronen des Plasmas auf etwa 5 keV beschleunigt werden.The voltage pulses can be such that the electrons of the plasma accelerated to about 5 keV will.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß derart erzeugte Gasentladungen eine hervorragende Sterili sations- und Entkeimungswirkung haben, wobei als be besonderer Vorzug hinzukommt, daß bei hinreichend milder, insbesondere kurzzeitiger Anwendung des erfindungsge mäßen Verfahrens auch lebendes Gewebe - beispielsweise Austern oder Muscheln od. dgl. - ohne Abtötung entkeimt werden kann.Surprisingly, it has been shown that such generated gas discharges an excellent sterility have sation and disinfection effect, being as be there is also the particular advantage that if the in particular short-term application of the fiction According to the method also living tissue - for example Oysters or mussels or the like - without being killed can be sterilized.
Der genaue Wirkungsmechanismus wird noch genauer untersucht. Jedoch wurde festgestellt, daß die Sterilisations- bzw. Entkeimungswirkung besonders gut ist, wenn bei den Gasentladungen Wasserstoffionen erzeugt werden, etwa weil das jeweilige Gas Wasserstoff oder wasser stoffhaltige Moleküle, z. B. Wasserdampf, enthält oder weil wasserstoffhaltige Medien bzw. Feuchtigkeit an oder in dem zu entkeimenden Gut anhaften oder enthalten sind.The exact mechanism of action becomes even more precise examined. However, it was found that the Sterilization or disinfection effect particularly good is when hydrogen ions are generated in the gas discharges because the gas in question is hydrogen or water substance-containing molecules, e.g. B. steam, contains or because hydrogen-containing media or moisture or adhering to or contained in the goods to be sterilized are.
Der anzuwendende Unterdruck und die Frequenz der pul sierenden elektrischen Spannung sind weitestgehend un kritisch. Jedenfalls wurden sowohl bei einem Behandlungs druck von 900 mbar als auch bei 1 mbar sowie in einem Frequenzbereich von ca. 20 bis 300 kHz und 13,56 bis 100 MHz sehr gute Ergebnisse erzielt.The negative pressure to be applied and the frequency of the pul Electrical voltage are largely un critical. Anyway, both were treated pressure of 900 mbar as well as at 1 mbar and in one Frequency range from approx. 20 to 300 kHz and 13.56 to 100 MHz achieved very good results.
In erster Linie werden der Unterdruck und die Frequenz so eingestellt, daß die Bildung von Lichtbögen zwischen den Elektroden verhindert wird.First and foremost are the negative pressure and the frequency adjusted so that the formation of arcs between the electrodes is prevented.
Eine ganz besonders wirksame Desinfektion, Entkeimung und Sterilisation wird erreicht, wenn die elektrischen Spannungspulse extrem schmal und spitz sind, wobei zwischen den Pulsen ein vergleichsweise großer zeitlicher Abstand liegen kann. Auf diese Weise erfolgt eine gute Energie übertragung auf die geladenen Teilchen des Plasmas und dementsprechend eine besonders wirksame Beschleunigung derselben, insbesondere der Elektronen.A very effective disinfection, disinfection and sterilization is achieved when the electrical Voltage pulses are extremely narrow and pointed, being between the pulses a comparatively large time interval can lie. In this way there is good energy transfer to the charged particles of the plasma and accordingly a particularly effective acceleration the same, especially the electrons.
Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das zu sterilisierende bzw. zu ent keimende Gut keinen nennenswerten elektrischen Feldern ausgesetzt werden muß. Jedenfalls ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das zu entkeimende bzw. zu sterilisierende Gut in einer gehäuseartigen Elektrode unterzubringen, deren Innenraum mit dem Gasentladungs raum kommuniziert, beispielsweise über gasdurchlässige Spalte. Hierbei kann eine Elektrode zur Aufnahme des Behandlungsgutes nach Art eines Behälters ausgebildet und während der Behandlung mit einem Deckel verschlossen sein, so daß - theoretisch - elektrisch ein Faradayscher Käfig vorliegt.Another advantage of the method according to the invention is that the to be sterilized or ent germinating good no significant electric fields must be suspended. In any case, it is possible with the method according to the invention to be sterilized or Sterilizing goods in a housing-like electrode accommodate its interior with the gas discharge communicates, for example via gas-permeable Column. Here, an electrode for receiving the Treated goods designed like a container and closed with a lid during treatment be, so that - theoretically - electrically a Faraday There is a cage.
Außerdem ist vorteilhaft, daß das zu entkeimende Gut praktisch beliebig verpackt sein kann, beispielsweise in Behältnissen aus Glas oder Kunststoff, Folien od. dgl. So haben Versuche ergeben, daß in Glasbehältnisse einge schlossene Milzbranderreger mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sicher abgetötet werden können.It is also advantageous that the material to be sterilized can be packaged practically arbitrarily, for example in containers made of glass or plastic, foils or the like So tests have shown that in glass containers closed anthrax with the invention Procedures can be safely killed.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung vorteilhafter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung beschrieben werden.Otherwise, the preferred features of the Invention on the claims and the following Explanation of advantageous embodiments referenced, which are described using the drawing.
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 eine schematisierte Schnittdarstellung einer Behandlungskammer zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens und Fig. 1 is a schematic sectional view of a treatment chamber for performing the inventive method and
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Anodenspannung VA in Abhängigkeit von der Zeit t wiedergibt und die anwendbaren elektrischen Spannungsimpulse beispielhaft darstellt. Fig. 2 is a diagram which shows the anode voltage V A as a function of time t and exemplifies the applicable electrical voltage pulses.
Gemäß Fig. 1 kann eine Kammer 1 mittels einer nicht näher dargestellten Absaugevorrichtung 2 unter Unterdruck gesetzt werden.Referring to FIG. 1 a chamber 1 can by means of a not shown suction device 2 are placed under negative pressure.
Innerhalb der Kammer 1 sind zwei Elektroden 3 und 4 ange ordnet, die elektrisch mit einer steuerbaren elektrischen Spannungsquelle 5 verbunden sind, mit der die Elektroden 3 und 4 mit sehr schmalen und spitzen Spannungsimpulsen beaufschlagbar sind, um eine gute Energieübertragung auf die geladenen Teilchen des Plasmas und damit eine wirksame Beschleunigung - insbesondere der Elektronen - zu erreichen.Within the chamber 1 , two electrodes 3 and 4 are arranged, which are electrically connected to a controllable electrical voltage source 5 , with which the electrodes 3 and 4 can be acted upon with very narrow and sharp voltage pulses in order to ensure good energy transfer to the charged particles of the plasma and thus to achieve an effective acceleration - especially of the electrons.
Dabei können die Spannungsimpulse so bemessen sein, daß eine Beschleunigungsenergie von etwa 5 keV erreicht wird.The voltage pulses can be dimensioned so that an acceleration energy of about 5 keV is reached becomes.
Die Elektrode 4 ist nach Art eines Metallbehälters ausgebildet, welcher mittels eines ebenfalls aus Metall bestehenden Deckels 4′ verschließbar ist. Hierbei soll der Deckel 4′ einen gasdurchlässigen Verschluß bilden, so daß im Innenraum der Elektrode 4 gleicher Druck wie in der Kammer 1 vorliegt.The electrode 4 is designed in the manner of a metal container which can be closed by means of a cover 4 'which is also made of metal. Here, the cover 4 'form a gas-permeable closure, so that the same pressure as in the chamber 1 is present in the interior of the electrode 4 .
Die Elektrode 3 kann gegebenenfalls auch durch die Innenwandung der Kammer 1 gebildet werden. Jedoch ist eine von der Kammerwand getrennte Anordnung der Elektrode 3 in der Regel vorteilhaft, weil sich dann die elektrische Trennung der Elektroden 3 und 4 konstruktiv einfacher verwirklichen läßt. Außerdem ist die kinetische Energie übertragung günstiger.The electrode 3 can optionally also be formed by the inner wall of the chamber 1 . However, an arrangement of the electrode 3 which is separate from the chamber wall is generally advantageous because the electrical separation of the electrodes 3 and 4 can then be implemented in a structurally simpler manner. In addition, the kinetic energy transfer is cheaper.
Der Innenraum der Elektrode 4 nimmt das zu sterilisierende bzw. zu entkeimende Gut 6 auf, welches gegebenenfalls praktisch beliebig, beispielsweise in Behältnissen aus Glas, Kunststoff od. dgl., verpackt sein kann.The interior of the electrode 4 receives the material 6 to be sterilized or sterilized, which can optionally be packaged practically as desired, for example in containers made of glass, plastic or the like.
Bei Beaufschlagung der Elektroden 3 und 4 mit hoch frequenten elektrischen Spannungsimpulsen, insbesondere solchen mit sehr schmaler spitzer Form, werden zwischen den Elektroden 3 und 4 Gasentladungen unter teilweiser Ionisation der in der Kammer 1 eingeschlossenen Gase bzw. Dämpfe erzeugt.When electrodes 3 and 4 are subjected to high-frequency electrical voltage pulses, in particular those with a very narrow, pointed shape, gas discharges are generated between electrodes 3 and 4 with partial ionization of the gases or vapors enclosed in chamber 1 .
Dabei tritt eine sehr wirksame Sterilisation und Ent keimung des Gutes 6 ein.A very effective sterilization and Ent germination of the good 6 occurs .
Es lassen sich offenbar Gegenstände aus beliebigen Materialien sterilisieren und entkeimen, beispielsweise Gegenstände aus Metall, Textilien, Verbundgeweben, Glas, Keramik, Kunststoff und Verbindungen beliebiger vorge nannter Werkstoffe.Obviously, objects can be made from any Sterilize and sterilize materials, for example Objects made of metal, textiles, composite fabrics, glass, Ceramics, plastics and compounds of any pre named materials.
Insbesondere können auch organische Materialien sowie Lebensmittel sterilisiert oder entkeimt werden, beispiels weise Gewürze, Pulver, Soßen, Fertigsuppen oder Tabletten, insbesondere aber auch lebende Muscheln oder Austern, und zwar ohne Abtötung.In particular, organic materials as well Foods are sterilized or sterilized, for example wise spices, powder, sauces, instant soups or tablets, but especially live mussels or oysters, without killing.
Dementsprechend kann die Erfindung in der Medizintechnik, der Lebensmittelbiologie und Lebensmittelindustrie, der Optikindustrie, der Elektronikindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie im Maschinenbau od. dgl. einge setzt werden.Accordingly, the invention can be used in medical technology, the food biology and food industry, the optics industry, the electronics industry, the and space technology as well as in mechanical engineering or the like be set.
Die Chargierung und Anordnung des zu behandelnden Gutes kann weitestgehend beliebig erfolgen, beispielsweise als Schüttgut oder in Einzelchargierung, bei der der zu entkeimende bzw. zu sterilisierende Gegenstand verpackt oder unverpackt in die Elektrode 4 gestellt, gelegt oder gehängt wird. The batching and arrangement of the material to be treated can largely be carried out as desired, for example as bulk material or in individual batches, in which the object to be sterilized or sterilized is placed, placed or hung in the electrode 4 in a packaged or unpacked manner.
Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann die Elektrode 4 auch offen ausgebildet sein, beispiels weise nach Art einer das zu behandelnde Gut 6 aufnehmenden Plattform.In a departure from the embodiment shown, the electrode 4 can also be designed to be open, for example in the manner of a platform that receives the material 6 to be treated.
Gemäß Fig. 2 können die elektrischen Spannungsimpulse weitestgehend beliebige Frequenzen im Hochfrequenz bereich haben. Auch die Pulsbreiten können wechseln.Referring to FIG. 2, the electric voltage pulses largely arbitrary frequencies in the high frequency region can have. The pulse widths can also change.
In jedem Falle ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Impulse schmal und spitz mit hohen Amplituden sind.In any case, however, it is advantageous if the pulses are narrow and pointed with high amplitudes.
Gemäß der Kurve K₁ können die Impulse ausgeprägt unsym metrisch sein, indem die Anodenspannung VA immer positiv ist und ausgeprägte Spitzen aufweist.According to the curve K 1, the pulses can be distinctly asymmetrical in that the anode voltage V A is always positive and has pronounced peaks.
Gemäß der Kurve K₂ kann die Anodenspannung VA auch ausge prägte negative Spitzen aufweisen, d. h. die Elektroden 3 und 4 arbeiten abwechselnd als Anode bzw. Kathode, während im Beispiel der Kurve K₁ die Elektrode 4 als Kathode geschaltet sein kann.According to curve K₂, the anode voltage V A can also have pronounced negative peaks, ie the electrodes 3 and 4 work alternately as an anode or cathode, while in the example of curve K 1 the electrode 4 can be connected as a cathode.
Gemäß der Kurve K₃ können die hinteren Flanken der Impulse auch stufenartig ausgebildet sein.According to the curve K₃, the rear edges of the pulses also be designed step-like.
Je nach Unterdruck in der Kammer 1 wird bei den Gasent ladungen ein sichtbares oder unsichtbares Plasma erzeugt. Bei ca. 900 mbar liegt unsichtbares Plasma vor, da zwischen den Elektroden ein sogenannter Hittorfscher Dunkelraum entsteht. Bei einem Unterdruck von ca. 1 mbar liegt zwischen den Elektroden ein sichtbares Plasma vor.Depending on the negative pressure in chamber 1 , a visible or invisible plasma is generated in the gas discharges. At about 900 mbar, invisible plasma is present because a so-called Hittorf dark room is created between the electrodes. At a negative pressure of approx. 1 mbar there is a visible plasma between the electrodes.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |