FI119679B - Menetelmä ja laitteisto kaasun steriloimiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja laitteisto kaasun steriloimiseksi

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä kaasun, erityisesti ilman, steriloimiseksi. Tyypillisesti tällainen tarve esiintyy elintarviketeolli-5 suudessa, lääketeollisuudessa, sairaaloissa, lentokoneissa ja laivojen hyteissä.

Keksinnön kohteena on myös menetelmän soveltamiseksi tarkoitettu laitteisto.

Perinteisen kemiallisen desinfioinnin sijaan monessa kohteessa voidaan käyttää kuiva-10 desinfiointia. Kuivadesinfioinnin tarkoituksena on tuhota puhdistettavalta alueelta mm. haitalliset bakteerit, homeet, hiivat sekä niiden itiöt ja virukset (jatkossa myös ’’mikrobit”). Tunnettuja kuivadesinfiointitekniikoita ovat UV-C -alueen ultraviolettivalon ja aktivoidun hapen käyttö. Lisäksi mikrobien tuhoamiseen voidaan käyttää hydroksyyli-radikaaleja.

15

Ultraviolettidesinfioinnissa käytetään usein UV-C -säteilyn aallonpituutta n. 260 nm, joka soveltuu hyvin mikrobien tuhoamiseen ja inaktivointiin. Tällaista säteilyä voidaan tuottaa esimerkiksi höyrystämällä elohopeaa matalapaineplasmassa, jolloin syntyy ultraviolettivaloa, jonka aallonpituus on 253,7 nm. Tätä teollista sovellusta haitallisten « · · ··· * 20 mikrobien tuhoamisessa on tutkittu 30-luvulta lähtien, mutta vasta viime vuosina kehi- • · • . tetty tekniikka on mahdollistanut sen laajamittaisen hyödyntämisen. UV-C -valon mik- • · , robeja tuhoava vaikutus johtuu siitä, että 260 nm lähellä olevat aallonpituudet tunkeutu- • · . . vat fysikaalisesti mikrobien sisään. Tämä valoenergia saa aikaan kemiallisen reaktion • » · • · · mikrobeiden DNA:n kanssa. Tämä reaktio muuttaa pysyvästi molekyylisidoksia ja ra- • · 25 kennetta DNA:ssa, jolloin tämä ei enää kykene reagoimaan oikein solunjakautumista ja ; <·. lisääntymistä ohjaavien entsyymien kanssa. Pian UV-C -valolle altistuneet mikrobit • · · • · · · .···. kuolevat ja niiden määrä vähenee nopeasti.

• · • · · • ·

. Säteily, jonka aallonpituus on < 289 nm (vähintään 4.29 eV) riittäää katkaisemaan C-H

• · . 30 -sidoksen, ja alle 196 nm:n säteily riittää katkaisemaan C=C ja C=N -kaksoissidokset1.

• · • · : ” Toisin kuin kemiallisille desinfioimisaineille, mikro-organismit eivät voi kehittää mi- tään immuunimekanismia UV-säteilyltä suojautumiselle.

2 DNA:lla on maksimi absorptio -260 nm alueella (nukleotidien emäkset)11. DNA koostuu suorista typpi-emäs ketjuista, puriineista (adeniini ja guaniini) ja pyrimidiineistä (tyrniini ja sytosiini). Nämä yhdisteet ovat linkittyneet ketjuksi sokeri-fosfaatti yhdisteillä.

5 Piiriini- ja pyrimidiiniyhdistelmiä kutsutaan emäspareiksi ja ne ovat linkittyneet toisiinsa vetysidoksilla. Germisidisesti tehokkaimmilla aallonpituuksilla (263-275 nm) nämä vetysidokset katkeavat ja DNA:n muodostuu tymiinidimeerejä. Kun solu yrittää jakautua (mitoosi), se ei pysty replikoituinaan. Alle 200 nm säteily vahingoittaa DNA:n so-keri-fosfaattirunkoa. Säteilyn absorptio vaikuttaa tuhoisasti myös solun kykyyn säädellä 10 sisäistä osmoottista painetta"1.

Aktiivihappi puolestaan muodostuu erittäin reaktiivisista viritystilassa olevista ja ionisoituneista happiatomeista ja -molekyyleistä. Aktivoitu happi hapettaa molekyylejä ja poistaa ilmasta kaasuja ja tuoksuja. Tämä kemiallinen prosessi on palautumaton ja pois-15 taa kaasut ja hajut pysyvästi. Sähköisesti varautuneet happimolekyylit muodostavat myös happiklustereita, jotka vetävät puoleensa, neutraloivat ja poistavat partikkeleita, pölyjä ja saasteita ilmasta. Lisäksi aktivoitu happi rikkoo bakteerien, sienten ja homeiden solukalvon ja estää niiden kasvun ja lisääntymisen.

• · ♦ ♦ · • ♦ « ··· · • · : ’·* 20 Aktiivihappea voidaan tuottaa tätä tarkoitusta varten suunnitelluissa aktivaattoreissa.

* * Kun ilman happimolekyylit ohittavat aktivaattorin, syntyy lisää kaasumaisia kom- * ’ ponentteja, jotka ovat viritystilassa olevia happimolekyylejä ja happi-ioneja. Uusia • · • * · : komponentteja voi lisäksi syntyä ionisoituneen hapen ja ilman epäpuhtauksien välisissä • · *···* reaktioissa. Ionien syntymistäpä on tyypillisesti seuraava: 25 • · • · · *“.· Positiiviset ionit: * · **:·' e-+ 02--> 02++ 2e- e-+ N2-> N2++ 2e- e- + 02 —> O + 0+ + 2e-• *·· 30 e- + N2 --> N + N+ + 2e- • · C>2 on elektronegatiivinen, eli sillä on taipumus poimia elektroneja kiinnittymisreaktios- sa 3

Negatiiviset ionit:

5 e- + O2 + M —> O2 + M

e- + O2 + M --> O2 + M

Negatiivisia ja positiivisia ioneja muodostuu suunnilleen sama määrä. Ilmiötä kutsutaan bipolaariksi ionisoitumiseksi. M on reaktioon osallistumaton kaasumolekyyli, joka vie elektronin kiinnittymisessä vapautuvan ylimääräisen energian pois.

10

Vapaat radikaalit aiheuttavat solujen tyydyttymättömissä lipideissä (unsaturated lipids) lipiperoksidaatiotalv. Soluissa oleva katalyyttinen rauta (Fe2+) ja happi (dioxygen) initioi lipidiperoksidaation.

15 Molekylaarisella otsonilla ja sen hajoamistuotteilla, kuten hydroksyyliradikaaleilla on myös voimakas antimikrobiaalinen vaikutusv. Mikro-organismit inaktivoituvat nopeasti, sillä otsoni reagoi solunsisäisten entsyymien, perimäaineksen (nucleic material) ja solukalvon, itiöiden kuoren (spore coats) ja viruksien kapsidien (viral capsids) kanssa.

• * : 20 Montie et al.vl on ehdottanut kolmea tapaa, miten matalapaineinen “kylmä plasma” vai- : ·* kuttaa solun kuolemaan. Ensiksi, tyydyttymättömien rasvahappojen herkkyys hydrok- ‘ * syyliradikaalien adsorptiolle johtaa lipidiperoksidaatioon. Toiseksi, aminohappojen * * herkkyys hapettumiselle johtaa proteeiinien hapettumiseen. Kolmanneksi, emäsaddukti-« · • · · ·· j · en synty johtaa DNA:n hapettumiseen.

• · ····· 25 . . Laroussi et ai.3 ja Montie et al.v" ja huomasivat, että lyhyemmillä käsittelyillä (10-30 s) • · · • · · solun ulompi kelmu repeytyi ja solun sytoplasmi vuosi ulos. Pidemmillä altistusajoilla • · • · T koko solu hajosi. Tämän arveltiin johtuvan rasvahappojen peroksidaatiosta johtuvaan ' * membraanin lipideissä tapahtuviin muutoksiin.

30 • · • *·· Gram-positiivisilla bakteereilla ei havaittu näkyviä morfologisia muutoksia, mutta solu- ’·’*· jen elinvoimisuus aleni.5 Tämän arveltiin johtuvan siitä, että jotkut reaktiiviset radikaa- 4 lit voivat diffusoitua suoraan, muutoin kemiallisesti ja fysikaalisesti kestävän membraa-nin läpi ja reagoida suoraan solun sisäisen aineksen kanssa. Plasman radikaalit voivat vaikuttaa myös solujen metaboliaan ilman, että solu kuolee.

5 Kuivan ilman pääasialliset komponentit ovat: happi (O2) 21% ja typpi (N2) 78%. Lisäksi ilma sisältää yleensä jonkin verran vesihöyryä (H2O). Vesimolekyylit ovat polaarisia, eli niiden varausjakauma ei ole pallosymmetrinen. Kokonaisuutena molekyyli on sähköisesti neutraali. Polaarisuuden seurauksena ilmassa oleviin ioneihin voi kiinnittyä kuhunkin 10-15 H20-molekyyliä. Näitä yhdisteitä kutsutaan hydraateiksi.

10

Kosteuden kasvaessa myös hydroksyyliradikaaleilla on tärkeä osuus bakteerien inakti-voinnissa, sillä ne rikkovat kemiallisesti bakteereiden ulomman kuoren. Jos radikaaleja tuotetaan ilmasta, syntyy myös NO ja NOx -yhdisteitä, jotka lisäävät prosessin letaaliut-ta. Tällöin syntyy myös otsonia (O3), joka vaikuttaa tuhoisasti mm. soluhengitykseen 15 (cellular respiration). Tämä tapahtuu, kun O2 hajoaa elektronitörmäyksillä 20:ksi. Yksinäinen happi (O) voi reagoida 02:n kanssa muodostaen otsonia 03: e- + O2 --> 20 + e-0 + O2 + M —> O3 + M

Aktivaattorissa muodostuvan otsonin määrä riippuu käytetystä jännitteestä.

• · • · · : 20 Ympäristössä, jossa on ihmisiä läsnä, sallittu otsonitaso on 0,02 ppm. Tällaiset määrät • · • * : ** eivät ole haitallisia ihmisille, eläimille tai kasveille. Kuumana kesäpäivänä eivät luon- non otsonin 0,05 ppm:n pitoisuudet ulkoilmassa ole epätavallisia. Ympäristössä, jossa ei ole ihmisiä eikä kasveja, voidaan sallia korkeampiakin pitoisuuksia.

• · · • · · ··· · ··« • · **·’ 25 Otsonilla ja aktivoidulla hapella on bakteereja tuhoava vaikutus. Teho riippuu aineiden . . pitoisuudesta ja altistusajasta. Tutkimuksissa on todettu todettiin, että ionisoinnilla syn- • · · • · · nytetyillä komponenteilla on tuhoava vaikutus useisiin erityyppisiin kolibakteereihin.

• · • · *1’ Ionien vaikutuksesta pinnoilla oleviin homeitiöihin on myös suoritettu tutkimus.

• · 30 Varatuilla partikkeleilla saattaa olla hyvin tärkeä osuus bakteerien ulomman solumem- ♦ · • ’·· braanin repeytymisessä, josta seuraa sytoplasmin vuoto, ja mikrobien tuhoutumisessaVIH.

Varattujen partikkelien kiinnittyminen soluseinään aiheuttaa suuren sähköstaattisen

L

5 voiman, joka saattaa ylittää membraanin suurimman leikkausvoiman kestävyyden (tensile strength). Tämä tapahtuu todennäköisemmin gram-negatiivisilla bakteereilla, sillä niiden pinta on epätasaisempi.

5 Moisan et ai. ehdottivat, että UV-säteily aiheuttaa geneettisen materiaalin eroosiota atomi atomilta (fotodesorptio)lx. Tämän jälkeen reaktiiviset atomit adsorboituvat pintaan ja etsaavat sitä. Tämän jälkeen reaktiiviset ainekset reagoivat suoraan solun biomateriaalin kanssa muodostaen haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Niinpä UV-säteilyn ja ionien yhtäaikaisella käytöllä on solukuolemia lisäävä vaikutus.

10 PMx-hiukkaset (Particulate Matter less than x micrometer diameter) ovat pieniä ilmassa olevia, usein sähköisesti varautuneita saasteita. Sähköiset voimat kiinnittävät ioneja ja hydraatteja niihin ja muodostavat suurempia partikkeleita. Nämä voivat pudota vetovoiman vaikutuksesta maahan, tai kiinnittyä varautuneisiin kohteisiin (seinät, lattia). 15 Ionisointi on erityisen tehokasta pienimpiin partikkeleihin, jotka kulkeutuvat syvimmälle hengitysteihin ja siten aiheuttavat suurimman terveysriskin.

Tunnettua tekniikkaa edustavina esitetään seuraavat julkaisut.

• · : 20 Hakemusjulkaisussa US 2003/0230477 on esitetty seinään kiinnitettävä ilmanpuhdistus- ·· • · • ** laite, joka hyödyntää UV-valoa ja otsonia sekä UV-lähteen läheisyydessä tuotettuja happiradikaaleja, vetyperoksideja ja hydroksyyliradikaaleja.

• · • · • · ♦ ··· · Hakemusjulkaisussa US 2003/003028 esitetään ilmanpuhdistuslaite, jossa on ilman • · *···* 25 syöttöaukko ja poistoaukko ja niiden välille asennettuja UV-C -lamppuja. Laite kirjaa . . lamppujen päälläoloaikaa ja sen perusteella ilmoittaa lamppujen kulumisesta johtuvan • · · • · · tehon heikentymisen asteen. Laite soveltuu esimerkiksi suurten tilojen ilmanraikasti- • · *Γ meksi.

• · 30 Eräs ratkaisu, jossa hyödynnetään UV-C -säteilyä ruoan desinfioimiseksi mikrobeja • · • *·· tuhoamalla on tunnettu julkaisusta CA 2447310. Ratkaisussa tuotetaan otsonia ja UV- *·**♦ säteilyä mikrobien tuhoamiseksi ja hydroksyyliradikaalien tuottamiseksi. Ilmaa voidaan 6 kosteuttaa UV-säteilyttimen kohtioiden lähellä hydroksyyliradikaalien tuotannon tehostamiseksi. Julkaisussa CA 2455785 esitetään samalla periaatteella toimiva ruoan puh-distustunneli, jossa desinfiointitulosta on yritetty optimoida tunnelin muotoilun avulla.

5 Julkaisusta GB 2405463 tunnetaan laite, jossa on UV-C -lähde ja ilman ionisaattori. UV-lähteen ja ionisaattorin päälläoloaikoja voidaan muuttaa käsin valitsemalla jokin esiohjelmoiduista toimintamoodeista.

UV-C -säteilyn ja fotokatalyyttisten pintojen käyttäminen yhdessä on tunnettu julkai-10 suista WO 2005/053830 ja US 2004/197243. Jälkimmäisessä esitetään menetelmä, jossa ilman sisältämien eliöiden tuhoamiseksi UV-säteilyä kohdistetaan pintaan, joka sisältää titaanioksidia peroksidiradikaalien tai hapen oksidien tuottamiseksi pinnan läheisyydessä.

15 Tunnetuissa kuivadesinfiointimenetelmissä ongelmana on, että ne eivät ota huomioon puhdistettavan kulloinkin vallitsevia mikrobiolosuhteita ja siten niiden teho voi siten olla helposti ali- tai ylimitoitettu. Tämän johdosta niiden energiankulutus ja desinfiointi-tulos ovat usein kaukana optimaalisesta. ’’Ylipuhdistamisen” tuloksena myös ruoan laatu voi kärsiä. Huonojen säätömahdollisuuksien takia tunnetut laitteet ovat vaikeasti mu-: 20 kautettavissa erilaisiin tarkoituksiin ja muuttuviin olosuhteisiin. Tunnetuissa laitteissa ei : *** myöskään ole joustavia keinoja kompensoida esimerkiksi UV-C -lähteiden kulumisesta * * ja tehonlaskusta aiheutuvaa puhdistustuloksen heikkenemistä.

• · • · • · · :·; : Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi, tunnettuihin menetelmiin ja laitteisiin • m *·*·’ 25 verrattuna tehokkaampi ja joustavampi kuivadesinfiointimenetelmä ja -laite.

• · • · · • · · *”.* Keksinnön tarkoituksena on erityisesti saada aikaan menetelmä ja laite, joiden puhdis- • · • · T tustehoa voidaan säätää vallitsevien olosuhteiden mukaan ja joiden puhdistusteho säilyy * * vakiona pitkienkin käyttöjaksojen yli. Tällainen menetelmä ja laite soveltuu siten erityi- \ * 30 sesti käytettäväksi esimerkiksi tuotantolinjoilla, jotka toimivat suurella kapasiteetilla • « • '·· jatkuvasti, jopa vuorokauden ympäri, ja joissa luotettava puhdistus on erittäin tärkeää ja ': : käyttökatkokset taloudellisesti erittäin haitallisia.

7

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että puhdistettavaan kaasuun tuotetaan aktivoitua happea (happiradikaaleja), ja samalla kaasua säteilytetään UV-valolla siten, että aktivoidun hapen määrääjä säteilyn intensiteettiä (desinfiontiparametreja) mitataan ja edel-5 leen tarvittaessa säädetään prosessin aikana. Parametrien mittauksella ja mittaustietojen avulla ohjatulla prosessilla voidaan desinfiointiolosuhteet optimoida aina tarpeen mukaan. Erityisesti, kun eri mikrobipopulaatioiden määrä kohteessa tunnetaan, voidaan eri desinfiointiparametrien voimakkuudet ja keskinäiset suhteet asettaa halutuiksi.

10 Erään sovellutusmuodon mukaan puhdistettavaa kaasua myös kosteutetaan ja kaasun kosteutta mitataan prosessin aikana. Tällöin myös kolmatta desinfiointiparametria, kosteutta, on mahdollista säätää steriloinnin tehostamiseksi. Kosteutuksen syy on erityisesti se, että kosteutettu kaasu reagoi tuotetun säteilyn kanssa, jolloin syntyy OH-radikaaleja (hydroksyyliradikaaleja), jotka edelleen edesauttavat epäpuhtauksien desinfiointia. 15 Niinpä kosteutuksen säätö taijoaa luotettavan tavan säädellä OH-radikaalien pitoisuutta kaasussa. Kosteutta voidaan mitata suoraan tai syntyneiden OH-radikaalien konsentraa-tion määrittämisen kautta.

Keksinnön mukainen laite käsittää hapen aktivaattorin ja UV-lähteen. Lisäksi laitteessa • · : 20 on välineet aktivoidun hapen määrän ja UV-säteilyn vallitsevan intensiteetin tunnista- • · i · ( : *' miseksi, sekä säätöjärjestelmä, joka on herkkä kyseisten välineiden välittämille suureille * * optimaalisten desinfiointiolosuhteiden saavuttamiseksi. Lisäksi laitteessa voi olla kaa- sun kosteutin sekä kaasunkosteuden tunnistin, joka voi olla myös liitetty mainittuun • · · ·” · säätöjärjestelmään. Kosteutus voidaan saada aikaan soveltuvalla kosteusgeneraattorilla.

: 25 . . Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan puhdistettavaan tilaan on järjestetty myös • · · • · · *1!.’ fotokatalyyttisiä pintoja desinfiointivaikutuksen parantamiseksi edelleen. Fotokatalyyt- *1* tisiä pintoja käytetään erityisesti yhdessä laitteeseen integroidun kosteusgeneraattorin ] kanssa ja UV-lähteen vaikutuspiirissä, jolloin voidaan erityisen edullisesti synnyttää 30 OH-radikaaleja säädellysti.

• · • · • · · • · 8

Hapen aktivointi ja mahdollinen kosteutus voidaan tehdä missä jäijestyksessä tahansa. Säteilytys suoritetaan edullisesti UV-C aallonpituuksilla ja erityisen edullisesti kosteutettuun kaasuun.

5 Täsmällisemmin keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan ominaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksen 13 tunnusmerkkiosassa.

10

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia teknisiä ja taloudellisia etuja. Aktiivihapen, UV-C-säteilyn ja OH-radikaalien käyttäminen yhdessä on tehokkaampaa kuin niiden käyttäminen erikseen. Keksinnön toinen tärkeä etu on siinä, että sterilointilaitteiston vaikutus kohteeseen voidaan optimoida muuttamalla aktivoidun hapen, OH-radikaalien 15 ja UV-säteilyn keskinäistä suhdetta ja vaikutusaikoja. Kun jäijestelmää säädetään vallitsevien mikrobi- ja radikaali- ja UV-olosuhteiden mukaan, voidaan valita kulloinkin optimaalisin desinfiointikombinaatio. Tämä säästää energiaa ja turhaa ruokatuotteiden altistusta säteilylle tai radikaaleille.

• · : 20 Eräs menetelmän eduista on, että sen avulla ihmiselimistöllekin vahingollisen otsonin • · • · ί “ tuottoa voidaan vähentää, sillä sterilointiprosessia optimoidaan tehokkaasti muiden pa- rametrien, esim. hydroksyyliradikaalien määrän, avulla. Otsonia kuitenkin tyypillisesti syntyy aktivointiprosessissa sivutuotteena pieniä vaarattomia pitoisuuksia. Niinpä me- i · · • * | # * netelmä on turvallinen myös prosessithan läheisyydessä työskenteleville ihmisille.

• · 25 . . Kokein on havaittu, että esillä olevalla menetelmällä joidenkin tuoteryhmien säilyvyyttä • · · • · · '!!.* (tuotantoon sovellettuna: viimeistä myyntipäivää) on voitu pidentää jopa kahdella vuo- • · • · rokaudella joihinkin perinteisiin kuivadesinfiointimenetelmiin verrattuna alhaisemman saavutetun mikrobitason ansiosta. Päivittäiskaupassa tällä on huomattavan suuri talou-30 dellinen merkitys.

• · • · • · · • · 9

Keksinnön mukainen laite on luotettava ja edullinen. Se voidaan saattaa toimimaan automaattisesti pitkien käyttöjaksojen, esimerkiksi kuukausien, jopa puolen vuoden ajan yli ilman, että sen desinfiontiteho, eli saavutettu kohteen mikrobitaso, muuttuu. Laite voidaan valmistaa kompaktiksi ja se soveltuu siten erityisesti ahtaisiin ja vaikeisiin ti-5 loihin. Sen avulla prosessin puhtauden kannalta kriittiset osat voidaan steriloida halutun puhtaustason saavuttamiseksi näissä. Mikäli puhtausvaatimukset, steriloitava tuote tai ympäristön olosuhteet muuttuvat, laite voi säätää itseään automaattisesti tai se voidaan ohjelmoida uudestaan. Näin voi olla esimerkiksi sellaisissa elintarviketeollisuuden tuotantolinjoissa, joissa valmistetaan tai jalostetaan eri päivinä eri tuotteita. Myös esimer-10 kiksi vuodenaikojen vaihtelu voi vaikuttaa prosessiympäristön mikrobikantaan, jolloin myös sterilointitarve muuttuu.

Kuivadesinfiointimenetelmän yleisiä etuja perinteiseen kemialliseen desinfiointiin nähden on lueteltu seuraavassa: 15 - Menetelmää voidaan käyttää jatkuvasti, esimerkiksi tuotannon aikana, tarvitta essa 24 tuntia/vrk, - Menetelmä voidaan sovittaa automaattiseksi, mikä säästää työvoimakustannuksia, - Menetelmä on tehokas ja toimii myös itiöitä vastaan, • · • · # : 20 - Menetelmä vähentää veden-ja energiankulutusta, • · • ” - Menetelmä ei tuota ongelmajätettä, [ - Menetelmä ei tuota resistenttejä mikrobikantoja, ja • · . . - Menetelmä on turvallisia työntekijöille (ei altistusta).

• * · • · · • · · · • · · • · • · 25 Seuraavassa keksinnön sovellutusmuotoja tarkastellaan yksityiskohtaisemmin ja ohei- . . siin piirustuksiin viitaten.

• · · ··· · • · · • · • · ' Kuvio 1 esittää vuokaaviona keksinnön mukaisen menetelmän kulun yhden sovellutus- muodon mukaan, • 7 • · , 30 Kuvio 2 esittää kaavamaisena periaatekuvana keksinnön yhden sovellutusmuodon mu- • · : *·* kaisen laiteratkaisun, • · 10

Kuvio 3 esittää kaavamaisena periaatekuvana keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaisen laiteratkaisun,

Kuvio 4 esittää kaavamaisena periaatekuvana laiteratkaisun, jossa on ilmankierrätysvä-lineet, 5 Kuvio 5 esittää kaavamaisena periaatekuvana yhden sovellutusmuodon mukaisen laitteen kytkettynä tuotelinjastoon,

Kuviot 6-7 esittävät periaatekuvina kaksi UV-intensiteettimittalaitetta, ja

Kuvio 8 esittää periaatekuvana yhden mahdollisen ionikonsentraatiomittausjäijestelyn.

10 Tarkastellaan kuviota 1, jossa on esitetty eräs ratkaisu esillä olevan menetelmän toteuttamiseksi. Lohko 101 käsittää happiaktivaatio-, kosteutus-ja säteilytysaskeleet. Esimerkin mukaan steriloitava ilma johdetaan aktivaattoriin ilman sisältämän hapen aktivoimiseksi vaiheessa 111. Aktivoitu ilma kosteutetaan vaiheessa 121 kosteuttimessa. Kosteutettuja aktivoitu ilma ja altistetaan hapen aktivoinnin jälkeen UV-C -säteilylle vaihees-15 sa 131 UV-säteilijän tai -säteilijöiden avulla. Lohko 103 käsittää hapen ja vesihöyryn pitoisuuksien sekä UV-C -säteilyn intensiteetin mittausprosessit (vaiheet 113, 123 ja 133, vastaavasti), joista mittausdata välitetään säätöjärjestelmälle 102. Säätöjärjestelmässä tehdään päätös kunkin desinfiointiparametrin säädön tarpeesta (vaiheet 112, 122 ja 132) sekä välitetään tarvittavat ohjauskomennot lohkon 101 prosesseille 111, 121 ja • · : 20 131. Kosteutuksen ja säteilytyksen säädöt 112 ja 122 suoritetaan edullisesti kytköksissä • · • · : ** toisiinsa, etenkin silloin kun kosteutus liittyy OH-radikaalien tuottoon UV-valolla foto- katalyyttisessä pinnoitteessa, joka on laitteen sisällä.

• · • · • · ·

Kuviossa 1 esitetyt hapen, kosteuden ja UV-säteilyn osaprosessit 110, 120 ja 130 voi- • · *· · 25 daan suorittaa ajallisesti yhtäaikaisesti. Ne voidaan kuitenkin suorittaa fyysisesti laitteis- . . ton eri kohdissa. Vaihtoehtoisesti ne voivat olla fyysisesti osittain tai kokonaan päällek- • · · • · · “I.' käiset. Kuvioissa esitetyllä järjestyksellä kuvataankin sitä, missä järjestyksessä osapro- • · sessit ilmaantuvat ilmavirtauksen mukana kuljettaessa. Tässä mielessä osaprosessit voi-* daan suorittaa mielivaltaisessa järjestyksessä. Usein on kuitenkin edullista, että säteily- 30 tys on prosessin viimeinen vaihe, tai ainakin sitä edeltää hapen aktivointi, sillä tällöin • · : ’·· mikrobien UV-herkkyys on suurimmillaan.

• · 11

Hapen aktivointi 111 tapahtuu edullisesti korkean sähkökentän tai muuttuvan magneettikentän välityksellä. Sähköisesti voidaan synnyttää dielektripurkaus (pintapurkaus) tai ilmaan koronapurkaus, jotka ionisoivat purkausvyöhykkeellä olevia happimolekyylejä. Koronapurkauksen haittapuolena on, että siinä syntyy otsonia.

5

Kosteutus 121 tapahtuu kosteusgeraattorissa, jonka toimintaperiaate voi käsittää esimerkiksi veden haihduttamisen, höyrystämisen tai suoran sumuttamisen. Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan käytetään apuna käytetään ultraääntä (ultraäänisumutin).

10 Säteilytys 131 voidaan toteuttaa esimerkiksi matalapaineiseen elohopeahöyryyn perustuvalla UV-lampulla tai soveltuvilla puolijohdelähteillä, kuten LED-valoilla (Light Emitting Diode). Joissain ratkaisuissa voidaan käyttää myös kaaripurkausta.

Laite käsittää esimerkiksi seuraavantyyppiset välineet happi-ionien ja OH-radikaalien 15 konsentraation mittaamiseksi ja välineet UV-C -säteilyn intensiteetin mittaamiseksi.

Happiradikaalien pitoisuuden mittaus 113 suoritetaan soveltuvalla aktiivihappitunnisti-mella. Tunnistin kykenee edullisesti erottamaan eri happi-ionit (C>2+, 0+, 02* θ22*) ja/tai yhdisteet joissa on kyseisiä happi-ioneita toisistaan, mutta tämä ei ole välttämätöntä.

• · : 20 Mittaus voi käsittää myös hydroksyyliradikaalien ja/tai muiden desinfiointireaktioissa • · : *·* syntyvien ionien tunnistamisen. Tunnistimia tai antureita voi tarpeen mukaan olla use- * * ampia. Tunnistus voi tapahtua aktivaattorin läheisyydessä tai puhdistettavan tuotteen ' * läheisyydessä, jolloin saadaan luotettavampi kuva tuotteen välittömässä läheisyydessä • · • · · : olevan ilman laadusta.

·♦· • · ··· 25

Happiradikaalimittaus 113 voi tapahtua esimerkiksi spektroskooppisin tai sähköstaatti- • · · • · · ....

***/ sin menetelmin. Kuviossa 8 on esitetty yksinkertainen ionivirran mittaamiseen perustu- • · • ♦ *1* va laitemoduuli 80. Kahden elektrodin 82 välille synnytetään ionivirta 87, jonka suuruus * * kertoo elektrodien välissä olevan kokonaisionikonsentraation. Signaali vahvistetaan 30 korkean sisäänmenoimpedanssin omaavassa vahvistimessa 83 ja muunnetaan A/D- • Φ l *·· muuntimessa 84. Digitaalinen tieto käsitellään edelleen mikro-ohjaimessa 85 tarvittavan säädön toteuttamiseksi. Soveltuvia antureita valmistaa esimerkiksi AlphaLab, Inc. (http://www.trifieldmeter.com/AirIon.html). Yksinkertainen ionivirtausmittaus voidaan 12 http://www.trifieldmeter.com/AirIon.html). Yksinkertainen ionivirtausmittaus voidaan toteuttaa myös esimerkiksi radioaktiivisesti syntyvien hiukkasten absorption avulla, tai jollakin muulla esimerkiksi palovaroittimissa käytetyllä tekniikalla.

5 Kosteusmittaus 123 voidaan suorittaa esimerkiksi mekaanisesti, elektronisesti tai spekt-roskopisesti. Mittaus voidaan suorittaa missä tahansa jäijestelmän kohdassa, esimerkiksi säteilyttimen keilassa, fotokatalyyttisten pintojen läheisyydessä tai tuotteen läheisyydessä, tai tarpeen mukaan useammassa kohdassa. Hydroksyyliradikaalien tuottonopeus on tyypillisesti verrannollinen kaasun kosteuteen. Suoralla kosteusmittauksella tarkoitetaan 10 suoraan vesimolekyylien konsentraatioon perustuvaa mittausta, mutta kosteus voidaan määrittää myös epäsuorasti esimerkiksi OH-radikaalien perusteella, kuten kuviossa 1 on esitetty. Niinpä kosteusmittaus 123 ja happiradikaalien mittaus 113 voidaan suorittaa myös yhdellä laitteella. Kosteuden absoluuttista tai suhteellista arvoa ei välttämättä ole tarpeen laskea, vaan tarvittava säätö voidaan tehdä myös alhaisemman tason mittausin-15 formaation perusteella.

UV-mittaus 133 suoritetaan UV-lähteen vaikutuspiirissä valitussa pisteessä. Mikäli UV-keila kohdistetaan laitteen läpi kulkevan ilman lisäksi suoraan tuotteeseen, voidaan mittaus suorittaa tuotteen läheisyydessä. Koska UV-lähteen geometriset ominaisuudet ja • · : 20 heijastavuudet (keilan muoto) tunnetaan, voidaan tarvittaessa periaatteessa laskea sätei- ·· : ** lykenttä missä tahansa järjestelmän pisteessä. Yksi UV-mittauksen tärkeimmistä tehtä- * 1 vistä on selvittää UV-lähteen ajan myötä tapahtuva hyötysuhteen aleneminen, jotta tämä voidaan kompensoida esimerkiksi lähteen ajotehoa lisäämällä tai järjestelmän muita • · · · desinfiointiparametrejä muuttamalla tavoitteena olevan desinfiointituloksen saavuttami- • · *···1 25 seksi. UV-C -mittauksen lisäksi voidaan mitata myös muita valon aallonpituuksia.

• « • · · i · · *”.1 Yksinkertainen UV-mitta- ja säätömoduuli 60 on esitetty kuviossa 6. UV-lähteen 66 t · • · *!1 valo kohtaa valodiodin 62, jonka synnyttämä signaali vahvistetaan vahvistimessa 63.

* 1 Signaali muunnetaan edelleen digitaaliseksi A/D-muuntimessa 64 UV-lähdettä 66 sää- 30 tävään mikro-ohjaimeen 65 syöttämistä varten. Mikro-ohjain voi olla erillinen tai sama, • · * 1·· jota käytetään aktiivihapen ja/tai kosteuden säätämiseksi.

· 13 UV-mitta- ja säätömoduulin esimerkinomainen kytkentä laitteistoon on kuvattu kuviossa 7. Moduuli 70 on sijoitettu kaasukaviteetin kylkeen ja sen valoherkkä alue 72 on asetettu UV-lähteen 76 keilan vaikutusalueelle. UV-keilassa voi olla myös ballasti 74. Mikäli käytetään LED-pohjaista UV-lähdettä, ballastia ei kuitenkaan yleensä tarvita, vaan 5 LED:ejä voidaan ohjata suoraan elektroniikan avulla.

Mittaukset 113, 123 ja 133 ovat edullisesti säännöllisiä ja/tai jatkuvia prosessin tilan jatkuvatoimiseksi seuraamiseksi. Laitteiston osaa, jossa mittausjärjestelmän 103 eri osavaiheet toteutetaan, kutsutaan mittausyksiköksi.

10

Mittausten 113, 123 ja 133 perusteella säätöjärjestelmälle 102 voidaan antaa tarvittavia tietoja lähteiden 111, 121 ja 131 ohjaamiseksi. Säätö voi tapahtua erikseen kullekin osaprosessille tai ne osaprosessien säädöt voidaan suorittaa toisiinsa kytköksissä. Edullisesti säätöjärjestelmä 102 käsittää säätöyksikön, jossa on mikroprosessori. Säätöyksik-15 kö voi siten käsittää esimerkiksi tietokoneen, jossa on säätöohjelmisto. Ohjelmisto saa tietokoneessa olevan tietoliikenneväylän tai -väylien kautta syötteenään jatkuvasti tietoja mittareilta 113, 123 ja 133 ja laskee kunkin osaprosessin säädön tarpeen. Laskenta perustuu tyypillisesti ennalta syötettyihin optimointialgoritmeihin, joita voidaan muokata sovelluskohtaisesti. Algoritmit voivat huomioida myös muita järjestelmäparametreja • · · · 20 kuin mitä yllä on esitetty, kuten ilman lämpötilan, ilman virtausnopeuden tai laitteen • · * " geometrisia parametreja, tai desinfioinnin kohteena olevan prosessin parametreja, kuten . tuotteiden viipymäajan laitteen vaikutuspiirissä, tuotteiden koon, tyypin tms. Laitteessa • ♦ . . on edullisesti käyttöliittymä säätöparametrien tai säätöalgoritmien muuttamiseksi ja • · « • · · prosessin tilan tarkkailemiseksi. Laite voi olla myös liitetty tietoliikenneväylään, jonka • » 25 kautta laitteen antamaa informaatiota voi lukea ja muuttaa laitteen toimintaparametreja : ulkopuolelta käsin.

• · · ··· · ··· • · • · • · · * , Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan säätöjärjestelmä 102 käsittää sähköisen • · . mikrobikirjaston tai se voidaan liittää tällaiseen. Tämä mahdollistaa uudentyyppisen • · . 30 inaktivaatio-diagnosointi-sovellutuksen. Kirjasto käsittää tietoja useista tuotantotilan • ♦ • · • ** ilmassa ja/tai pinnoilla todennäköisesti elävästä mikrobeista. Edullisia tietoja ovat mm.

mikrobien herkkyydet UV-valolle, hydroksyyliradikaaleille ja happi-ioneille (inakti- 14 voimiseen tarvittava annos). Aallonpituusmoduloitavan UV-valon tapauksessa mikrobi-kiijastossa voi lisäksi olla tietoja mikrobien inaktivaatioherkkyyden aallonpituusriippu-vuudesta. Ilman tai pintojen mikrobitiheydet voidaan arvioida huoneesta otetuista näytteistä, eri estimointimenetelmillä ja/tai on-line mittauksilla. Mittausjärjestelmästä saa-5 daan vaikuttavat UV-, hydroksyyliradikaali- ja happi-ionimäärät, jolloin mikrobitiheyttä ja mikrobikiijastoa voidaan hyödyntää näiden arvojen säätämiseksi edelleen optimaali-semmalle tasolle.

Inaktivointi-diagnosoinnin laskennassa hyödynnetään edullisesti kosteusmittauksesta 10 saatavaa kosteustietoa ja/tai tietoa prosessilämpötilasta. Nämä parametrit ja niiden muu tokset vaikuttavat tyypillisesti kaikkein oleellisimmin mikrobien lisääntymiseen ja niitä onkin edullista seurata jatkuvasti. Niinpä ohjelmallisesti voidaan esimerkiksi laskea tietyn mikrobien inaktivointi käyttäen matriisia, jossa on seuraavat suureet: lämpötila, kosteus, mikrobien tunnetut kasvurajat ja -nopeudet, mikrobien (tilastollinen) UVC-15 herkkyys. Lisäksi laskentamatriisi voi sisältää muita muuttujia, kuten fysikaalisia olo-suhdeparametreja, tietoja prosessin ohjauksesta (esim. nopeus ja pesut).

Mikrobikiijastoa ja säätöalgoritmeja voidaan edullisesti päivittää ohjelmallisesti kun uutta tutkimustietoa vallitsevista mikrobiolosuhteista ja mikrobien herkkyyksistä on • · · · 20 saatavilla. Esimerkiksi tarvittavia UVC-säteilyannoksia erilaisten hiivojen ja sienien • · * . inaktivoimiseksi on referoitu viitteessä x.

• · • · . . Säätöjärjestelmän 102 ja mittausjärjestelmän 103 muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan • · · ohjausjärjestelmäksi.

• · 25 ; Seuraavassa tarkastellaan laitteen toimintaa yksityiskohtaisemmin kuvion 2 avulla. Ku- • · · ··· · .···. vio on kaavamainen ja antaa siten vain viitteellisen kuvan laitteiston ulkonäöstä ja ra- • · * . kenteesta.

• · • · • 30 Laite käsittää edullisesti kaviteetin 20, jonka läpi puhdistettava ilma on ohjattavissa. • · • “ Kaviteetti rajoittuu seinämiin 22. Kaviteetilla in edullisesti ensimmäinen ilmavirtauksel le avoin tai puoliavoin pää (syöttöyhde) ja toinen ilmavirtaukselle avoin tai puoliavoin 15 pää (poistoyhde). Kaviteetin ensimmäisessä päässä en edullisesti puhallin 24, jonka tehtävänä on ohjata ilmaa ympäristöstä laitteeseen. Vaihtoehtoisesti puhallin voi sijaita kaviteetin toisessa päässä. Syöttöyhteen jälkeen (ilmavirtauksen suunnassa) kaviteetissa on hapen aktivaattori 26, kosteusgeneraattori 27 ja yksi tai useampia UV-C säteilijöitä 5 28. Nämä voivat olla sijoitettu peräjälkeen siten, että toiminnot tapahtuvat toinen toisen sa jälkeen kaviteetin eri osatiloissa tai limittäin siten, että kaksi tai jopa kaikki toiminnot suoritetaan samassa kaviteetin osatilassa. Kaviteetin 20 seinämät 22 voivat muodostua ainakin osittain aktivaattorin 26, kosteusgeneraattorin 27 ja säteilijän 28 rakenteista.

10 UV-lähteen 28 vaikutuspiirissä olevat seinämäpinnat 23 voivat olla varustettu fotokata-lyyttisellä pinnoitteella, esimerkiksi TiCb-pinnoitteella. Kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa UV-lähteet 28 on sijoitettu siten, että säteilytys voidaan kohdistaa myös kaviteetin ulkopuolelle, esimerkiksi suoraan desinfioitaviin tuotteisiin tai tuotelinjan pintoihin kaviteetin toisen pään kautta. Kuvion 3 mukaisessa ratkaisussa suora UV-C säteilytys ka-15 viteetin ulkopuolelle on estetty seinämärakenteen 32 avulla. Tämä voidaan saada aikaan myös UV-yksikön 38 soveltuvalla sijoittelulla laitteeseen tai UV-yksikön 38 suojaamisella.

. . Ilman syöttöyhde voi olla liitetty suoraan huone- tai ulkoilmaan. Tarvittaessa syöttöilma • · · J.‘ 20 voi olla suodatettua tai muutoin esipuhdistettua. Ilman poistoyhteen kautta steriloitu • · · ]ti>: ilma ohjataan tilaan 59, johon steriloitava tuote 51 on jäljestettävissä, kuten kuviossa 5 • · on esitetty. Tila voi olla jäljestetty esimerkiksi tuotantolinjan tiettyyn osaan siten, että • · : .·. linjan kaikki tuotteen kulkevat sen kautta. Tila voi siten käsittää välineet 53, esimerkiksi • · · ··· · .·*·. liukuhihnan tai vastaavan, tuotteiden liikuttamiseksi. Steriloimattoman huoneilman pää- ··· 25 sy tilaan merkittävissä määrin on edullisesti estetty tiiviillä rakenteella tai jäljestämällä • ;*j tilaan ylipaine ympäristöön verrattuna. Tilassa on edullisesti ainakin yksi ilman poisto- ··· · yhde 55. Yhteessä 55 voi olla kuristin tilassa 59 vallitsevan paineen säätämiseksi. Niin-pä laite mahdollistaa tuotantolaitoksen tuotteiden puhtauden kannalta kriittisten osien • · steriloimisen siten, että koko laitosta tai tuotantolinjaa ei tarvitse jäljestää puhdastilaksi.

• · 30 Sterilointi voidaan suorittaa esimerkiksi juuri ennen tuotteiden pakkausta tai jopa tilassa • · • · · ' . 59 tapahtuvan pakkauksen aikana.

• · 16

Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan säteilijät sijaitsevat aktivaattorin läheisyydessä, jolloin säteilytys tapahtuu välittömästi aktivoinnin jälkeen tai samanaikaisesti aktivoinnin kanssa. OH-radikaaleja tuotetaan tehostetusti esimerkiksi kosteuttamalla johtamalla kosteutettu ilmaa fotokatalyyttisen pinnan läheisyyteen tai kosteuttamalla 5 sitä aktivaattorin läheisyydessä.

Yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan steriloitava ilma johdetaan ensin ilman aktivaattoriin, jossa mikrobit altistuvat aktiivihapelle ja sen jälkeen heikentyneet mikrobit altistetaan UV-C -säteilylle ja edelleen OH-radikaaleille. UV-C -säteily voi-10 daan kohdistaa myös laitteen ulkopuolelle pintojen steriloimiseksi, eikä käyttää sitä pelkästään laitteen sisällä OH-radikaalien tuottamiseen.

Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan hapen aktivaattori 26, kosteusgeneraattori 27, fotokatalyyttiset pinnat 23 ja UV-C-yksikkö 28 on integroitu yhdeksi laitekokonai-15 suudeksi. Niinpä se käsittää edullisesti kehikon, johon mainitut laitteet on kiinnitettävissä. Kehikko voi muodostua myös seinämärakenteesta 22. Kehikko voidaan asentaa esimerkiksi teollisuuslaitoksen tuotantolinjan haluttuun kohtaan itsenäisenä toiminnallisena sterilointiyksikkönä. Vaihtoehtoisesti se voidaan liittää teollisuuslaitosten olemassa , , oleviin rakenteisiin, kuten ruoan pakkauslinjastoon tai -koneeseen. Myös säätöjäijes- • · · • · · I" 1 20 telmä ja/tai mittausjärjestelmä on edullisesti ainakin osittain integroitu samaan laitteis- • · • · · tokokonaisuuteen. Kyseiset järjestelmät voivat olla myös erillisiä yksiköitään, jolloin ne • · i< ; on liitetty toiminnallisesti toisiinsa langallisilla tai langattomilla sähköisillä yhteyksillä • · : yllä ja jäljempänä mainittujen tehtävien suorittamiseksi. Laitteisto kytketään edullisesti • · · • · · · . · · ·. yhdestä tai useammasta pisteestä sähköverkkoon.

• · ·1· 25 : Laite voidaan rakentaa modulaariseksi siten, että sen eri osat, etenkin aktivaattori, kos- • · · • · · · .2·. teutin, UV-lähde ja/tai fotokatalyyttiset pinnat ovat helposti vaihdettavissa tai huolletta- • · · ^ 1 . vissa.

• · · 30 Tyypillisen elohopeapohjaisen UV-lampun käyttöikä on noin 7000 h normaaliolosuh- • · : teissä. Tälläkin aikajaksolla voi tapahtua kuitenkin merkittävä UV-tehon lasku. Jatkuva 2 • · tai toistuva UV-säteilyn mittaus tarjoaa mahdollisuuden ottaa tehonlasku huomioon 17 laitteistoa säädettäessä. Tällöin on määriteltävä haluttu minimi UV-teho ja otettava tämä huomioon säätöjärjestelmää ohjelmoitaessa siten, että haluttu minimitaso saavutetaan koko lampun suunnitellun käyttöiän ajan. Kun lampun hyötysuhde heikkenee, voidaan syöttötehoa kasvattaa vastaamaan vähintään tätä minimitasoa.

5

Laite voi käsittää myös esimerkiksi absorptiospektriin perustuvan UV-spektrianalysaattorin, jota voidaan käyttää säätöjärjestelmän välityksellä kontrolloimaan UV-lähteen tehoa ja/tai aallonpituutta. Absoptiospektrin avulla voisi tunnistaa myös pöly- tai pitoisuuden ja mahdollisesti ilmassa olevat eri organismit. Voidaan myös käyt-10 tää eri aallonpituuksia emittoivia lamppuja, jolloin eri bakteerien ja/tai virusten inakti-vointia voidaan edelleen tehokkaammin optimoida. Esimerkiksi DNA:n UV-absorptio vaihtelee lajien välillä laajuudessa, joka voidaan ottaa huomioon säteilytettäessä. Eri aallonpituuksien emittointi on toteutettavissa esimerkiksi LED-lähteillä.

15 Laitteessa voi olla myös välineet ilman kierrättämiseksi useamman kuin yhden kerran laitteen läpi ennen ilman ulospääsyä ilman viipymäajan pidentämiseksi laitteessa ja edelleen paremman sterilointituloksen saavuttamiseksi. Tällainen useampikertainen ilmankierrätys voidaan aktivoida esimerkiksi edellä mainitun UV-spektrometrin indi- . . koidessa ilman pöly-, hiukkas-, tai mikrobipitoisuuden nousua. Ilmankierrätyksen mah- • ♦ · ♦ ♦ ♦ *** * 20 dollistava paluuvirtausyhde 49 on esitetty kaavamaisesti kuviossa 4. Paluuvirtausyh- • · • · · teessä voi olla erillinen puhallin ilman oikean kiertosuunnan aikaansaamiseksi. Tätä • · varten kaviteetissa 40 voi olla myös ilmanohjaimia tai venttiileitä, jotka voivat olla sää- • · . · dettäviä.

• · · • · · ··· · • · · • m • m ··· 25 Fotokatalyyttisenä pinnoitteena joko laitteen sisäpinnoilla tai UV-valaisimien tai akti-: vaattorin ionisaatioputkien titaanidioksidijohdannaispinnoite ΤΐΟίΜχ. Tällä voidaan • t · « .*·*. saavuttaa pintojen parempi itsepuhdistuvuus ja germisidisyys.

• » · • ·

Aktiivihappi voidaan johtaa aktivaattorista ainakin osittain myös suoraan käyttökohtee- • · 30 seen eli desinfioitavan tuotteen läheisyyteen putkimaisella yhteellä, jossa voi myös olla • · • ’* erillinen puhallin. Tällöin kohteen läheisyyteen, aktiivihappiyhteen päähän tai sen välit- • · 18 tömään läheisyyteen voi olla jäljestetty erillinen UV-lähde, esimerkiksi LED-lamput, mikrobien täsmätuhoamiseen suoraan käyttökohteessa.

Laitteeseen voidaan ohjelmoida automaattinen itsetestaus, huollontarpeen ennakointi ja 5 laitteen tilan raportointi. Laitteessa voi lisäksi olla välineet automaattisen ilmoituksen lähettämiseksi laitteen valvojalle ja/tai valmistajalle ja/tai huollolle tietoliikenneyhteydellä (esim. lähiverkko tai mobiili- tai lankapuhelinverkko), kun tietyn parametrin ennalta määritelty kynnysarvo alittuu tai ylittyy.

i A. A. Bolshakov, B. A. Cruden, R. Mogul, M. V. V. S. Rao, S. P. Sharma, B. N. Khare, and M. Meyyappan Radio-Frequency Oxygen Plasma as a Sterilization Source ALAA Journal Voi. 42, No. 4, April 2004. NASA Antes Research Center, Moffett Field, California 94035 ii http://www.hanovia.com/uv_technology/uv-technology.htm iii M. Laroussi. IEEE Transactions on Plasma Science, Voi. 30, NO. 4, August 2002 1409, Nonthermal Decontamination of Biological Media by Atmospheric-Pressure Plasmas: Review, Analysis, and Prospects iv Freya Q. Schafer, Steven Yue Qian and Garry R. Bbuettner., Cellular and Mo- . . lecular Biology 46 (3), 657-662 0145-5680/00 Iron and free radical oxidations in ’··’· i cell membranes, Printed in France 2000 Cell. Mol. Biol.

·· • · I v M.A. Khadre, A.E. Yousef, ja J.-G. Kim. 1242 Journal of Food Science—Vol. 66, *’ * No. 9,2001 © 2001 Institute of Food Technologists. Microbiological Aspects of ·;··· Ozone Applications in Food: A Review • · :.: : vii S. Moreau, M. Moisan, J. Barbeau, J. pelletier, and A. Ricard, “Using the flowing afterglowof a plasma to inactivate bacillus subtilis spores: Influence of the operating conditions,” J. Appi. Phys., vol. 88, pp. 1166-1174, 2000.

• viii D. A. Mendis, M. Rosenberg, and F. Azam, “A note on the possible electrostatic *”.* disruption of bacteria,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 28, pp. 1304-1306, Aug.

2000.

• ix M. Moisan, J. Barbeau, S. Moreau, J. Pelletier, M. Tabrizian, and L\ H. Yahia, *:**: “Low temperature sterilization using gas plasmas: A review of the experiments, and an analysis of the inactivation mechanisms,” Int. J. Pharmaceut., vol. 226, pp.

Γ*·· 1-21,2001.

x B. Hyllseth & H. Bänrud, Literature on UVC (J/m2) microbe killing/inactivation (%)·

Claims (22)

1. Menetelmä mikrobipitoisen kaasun steriloimiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 5. ionisoidaan (111) kaasun happimolekyylejä aktiivihapen tuottamiseksi, - säteilytetään (131) kaasua ultraviolettivalolla, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheet, joissa - mitataan (113, 133) kaasun aktiivihappipitoisuutta ja ultraviolettivalon intensiteettiä, ja 10. säädetään (112, 132) mittaustiedon perusteella aktiivihapen tuottoa tai ultra violettivalon intensiteettiä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa kosteutetaan (121) kaasua tuomalla siihen vesihöyryä, ja edelleen vai- 15 heet, joissa mitataan (123) ilman kosteutta ja tarvittaessa mittaustietojen perusteella säädetään (122) kosteutusta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että UV-valo kohdistetaan ainakin osittain fotokatalyyttisille pinnoille, kuten TiQz-pinnoille, joiden lä- • · · : 20 heisyyteen steriloitavaa kaasua johdetaan OH-radikaalien tuottamiseksi. • · • · · • »

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että steri- • * . . loitu kaasu johdetaan elintarviketuotteen läheisyyteen elintarviketuotteen desinfioimi- ♦ · ♦ ·*·* seksi. • · • ♦ ♦ ·· 25 :·.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ultra- • ** .···. violettivalolla säteilytetään myös elintarviketuotetta ja/tai sen läheisyydessä olevia pin- • · · .* . toja. • ♦ ♦ • ·« • · • · · • · • · ·' 30

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että UV- • · · "*’·] valon intensiteettimittauksen perusteella säädetään UV-lähteen syöttötehoa lähteen ajan • m m • »m ‘ * myötä tapahtuvan hyötytehon alenemisen kompensoimiseksi.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että UV-valo tuotetaan elohopeahöyryn avulla.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että UV- valo tuotetaan yhdellä tai useammalla puolijohde-elementillä, kuten LED-lähteellä.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktii-vihapen tuoton, kaasun kosteuden ja ultraviolettivalon intensiteetin säätö käsittää vai- 10 heen, jossa verrataan ainakin yhden mitatun parametrin arvoa ennalta määritellystä mik-robikiijastosta johdettuun optimiarvoon.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa mitataan kaasun mikrobipitoisuutta. 15

11. Jonkin patenttivaatimuksen 2-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe, jossa kaasua säteilytetään suoritetaan happiaktivaation ja kosteuttamisen jälkeen.

: ... 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vai- • · · ··· · : ·. 20 heet aktiivihapen tuottamiseksi ja ultraviolettivalon tuottamiseksi suoritetaan kaviteetis- * ·· ....: sa, jossa on kaasun syöttöyhde ja steriloidun kaasun poistoyhde, joka on liitetty steriloi- tavaan tilaan.

* · • ♦ • · · • · ♦ ··· · : * * *: 13. Laitteisto mikrobipitoisen kaasun steriloimiseksi, joka laitteisto käsittää 25. kaviteetin (20, 30,40, 50), jossa on kaasun tuloyhde ja poistoyhde ja johon kaa- • · • * · ♦ su on johdettavissa tuloyhteen kautta kaviteetin ulkopuolelta, • · · - hapen aktivaattorin (26, 36, 46, 56) kaviteettiin johdetussa kaasussa olevan ha- :*·.♦ pen aktivoimiseksi, • · : - vähintään yhden ultraviolettilähteen (28, 38, 48, 58) kaviteettiin johdetun kaa- 30 sun säteilyttämiseksi, • · * : tunnettu siitä, että laitteisto käsittää edelleen • · - tunnistimet kaviteettiin johdetun kaasun aktiivihappipitoisuuden määrittämiseksi sekä säteilyn intensiteetin mittaamiseksi, - tunnistimiin toiminnallisesti kytketyt välineet hapen aktivaattorin tai ultraviolet-tilähteen toiminnan säätämiseksi. 5

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi kosteusgeneraattorin (27, 37,47, 57) kaviteettiin johdetun kaasun kosteuttamiseksi, tunnistimen kaviteettiin johdetun kaasun kosteuden mittaamiseksi, ja tunnistimeen toiminnallisesti kytketyt välineet kosteusgeneraattorin toiminnan säätämiseksi. 10

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ultravioletti-lähteen vaikutusalueelle on jäljestetty yksi tai useampia fotokatalyyttisiä pintoja OH-radikaalien tuottamiseksi.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 13-15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se käsittä elohopeahöyryyn perustuvan ultraviolettilähteen.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 13-16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se käsittää puolijohdepohjaisen ultraviolettilähteen. •:·· j 20 • · • · * 1|

18. Jonkin patenttivaatimuksen 13-17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet • · . aktivaattorin ja ultraviolettilähteen toiminnan säätämiseksi on sovitettu hakemaan tieto- • · . . ja esitallennetusta mikrobikiijastosta, vertaamaan tietoja mainituilta tunnistimilta väli- • · · tettyyn dataan ja vertailun pohjalta suorittamaan mainittu säätö. • · 25 :·.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 13-18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se käsit- • ·· . · · ·. tää lisäksi välineet kaasun mikrobipitoisuuden mittaamiseksi. • · · • · • · · • · ·

20. Jonkin patenttivaatimuksen 13-19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ultra- • · ·1 30 violettilähde on kohdistettu siten, että ainakin osa sen tuottamasta ultraviolettivalosta • · · suuntautuu ulos laitteen poistoyhteestä. • · · • · · • · a

21. Jonkin patenttivaatimuksen 13-20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet ultraviolettilähteen toiminnan säätämiseksi käsittävät välineet ultraviolettilähteen syöt-tötehon säätämiseksi mitatun säteilyn intensiteetin muutoksien kompensoimiseksi.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 13-21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet aktivaattorin ja ultraviolettilähteen toiminnan säätämiseksi on sovitettu ylläpitämään ennalta määrättyä steriloidun kaasun puhtausastetta. • · • · · • · · • · · · ·· • · * ·· • · • · • · • · · • · · • · · · • · · • · • · • · · • · • · · • · · ··· · • · · • · • · M· • · • · ·« • · • · · 1 · Ϋ