Brevet FR2528704A1 — publié le 19831223

Procédé et appareil de stérilisation La présente invention concerne un appareil de stérilisation d'objets ou instruments destinés au milieu médical et industriel. Dans le domaine médical et meme dans le domaine industriel, il est nécessaire de stériliser des ojbets de toute nature. Beaucoup d'installations de stérilisation existent mais peu d'entre elles constituent des systèmes simples et pratiques d'emploi. C'est ainsi que l'on mentionnera les systèmes de stérilisation par la chaleur. Leur principal inconvénient, outre la lourdeur de l'installation (unité de production de vapeur ou autoclave), réside dans le fait que la plupart des matériaux modernes ne supportent pas sans déformation ou destruction les températures nécessaires. De nouveau système de stérilisation sont alors apparus. I1 s'agit tout d'abord de la stérilisation par l'alcool sous pres bioll dont le principal handicap réside dans la nature dangereuse du stérilisant, son coût et l'oxydation qu'il engendre. Il s'agit également d'un système utilisant: l'action combinée d'ondes ultrasonores et ultraviolettes sur un bain dans lequel sont plongés les ustensiles a aseptiser. Le problème non résolu par ce système réside dans la contamination des objets à la sortie du bain d'une part, et la difficulté de stériliser les objets insubmersibles, d'autre part. I1 s'agit enfin de la stérilisation par les gaz (par exemple, l'oxyde d'éthylène) qui autorise l'aseptisation des objets pré-emballés dans des sacs imperméables aux agents contaminants. Le temps de contact de ces gaz avec les objets doit être très long (24 à 36 heures); le temps de désorption étant de 1 à 4 jours (qu'il faut impérativement respecter du fait de la haute toxicité du gaz sterilisant), la mise en oeuvre de ce système ne peut être envisagée que pour des instruments jetables, la rotation d'un matériel non jetable nécessitant un temps trop important d'où un stock énorme et inutile. Enfin, on notera que ces gaz très toxiques sont en plus explosifs et leur usage ne peut pas atteindre les petites unités (cliniques, cabinets médicaux, laboratoires...). La présente invention entend proposer un matériel simple, économique et sans danger, permettant de stériliser en quelques minutes les objets soit sans emballage, soit disposés dans des récipients spéciaux, soit enfin disposés dans des emballages appropriés, imperméables aux micro-organismes. Pour ce faire, 11 invention est une application des propriétés germicides de l'ozone qui sont connues mais dont la mise en oeuvre pratique soulève de nombrez problèmes non résolus à ce jour. En effet on a constaté que si szone pouvait détruire rapidement des organismes en suspension dans l'air, à des concentrations faibles de l'ordre de 0,4 ppm,il convient, pour détruire des micro-organismes protégés par une matière minérale ou organique, d'augmenter très fortement ces concentrations (exemple : pour détruire une bactérie dans l'air 0,4 ppm, pour détruire la même protégée par du sang 4000 ppm sont nécessaires).Or, cette dernière concentration, dans la pratique, est impossible a mettre en oeuvre car - les vapeurs d'ozone sont particulièrement irritantes pour les muqueuses oculsires et les voies respiratoires et, au-delà d'une concentration supérieure à 0,2 mg/m3, auraient des actions inhi bitrices sur la croissance des cellules et des effets mutagènes, - à des concentrations supérieures à 100 ppm, la propension de l'ozone à se décomposer rapidement comporte de très graves risques d'explosion, - une production importante d'ozone nécessite des dispositifs industriels très sophistiqués-et une dépense d'énergie dispro protionnée par rapport au résultat à obtenir. On constate expérimentalement que 3a combinaison des effets de l'ozone et d'une onde électromagnétique présente un effet synergétique important qui conduit à penser que l'effet stérilisant tient plus au phénomène de dégradation de l'ozone qu'à sa concentration. Cette constatation a donc conduit à concevoir le stérilisateur selon l'invention qui comporte tout d'abord des moyens pour déstabiliser ou dégrader l'ozone, contenu dans une atmosphère ozonisée. On peut, en procédant ainsi, maintenir en un lieu donné une concentration d'ozone faible donc ne comportant pas de risque d'explosion ni de contamination de l'atmosphère environnante tout en conservant les effets de dégradation et de stérilisation d'une très forte concentration. Plus précisément l'invention a pour premier objet un procédé de stérilisation d'objets souillés qui consiste à placer lesdits objets dans une atmosphère contenant de l'ozone et à irradier cette atmosphère d'une énergie électromagnétique sous forme d'un rayonnement de fréquence comprise entre 120 et 16 000 MHz. De manière préférée, l'atmosphère susdite est constituée par une fraction de l'atmosphère terrestre, une fraction de l'énergie électromagnétique étant utilisée, à la fréquence voulue, pour transformer l'oxygène de ladite atmosphère en ozone. I1 sera avantageux d'utiliser ladite fraction pour alimenter des émetteurs de rayonnement ultraviolet et/ou germicide et ionisant. Le second objet de l'invention est un appareil de stérilisation pour mettre en oeuvre le procédé susdit qui comporte un générateur d'ondes électromagnétiques dans une bande de fréquences comprise entre 120 et 16 000 MHz et de préférence entre 3 000 et 16 000 MHz et par plusieurs émetteurs déplaçables dispersés dans une zone dans laquelle se trouvent les objets à stériliser, lesdits émetteurs étant susceptibles d'engendrer des rayonnements créateurs d'ozone et des rayonnements déstabilisateurs d'ozone dans ladite zone, les ondes électromagnétiques susdites étant egalement confinées dans ladite zone au moyen de guides d'ondes. Il peut être avantageux que lesdits émetteurs soient portés par des récipients contenant les objets. Par ailleurs, un mode de réalisation préféré de l'invention consiste à prévoir une enceinte délimitant la zone susdite, aux parois de laquelle certains émetteurs susdits sont fixés. Cette enceinte peut comporter une entrée d'atmosphère ozonisée au préalable ou non, enrichie ou non en oxygène par rapport à la teneur normale, et une sortie de celle-ci. Des moyens sont alors prévus pour engendrer entre l'entrée et la sortie une circulation dé cette atmosphère. Enfin, un guide d'ondes permet de conduire une fraction de l'énergie électromagnétique émise dans cette enceinte du caté de la sortie sous forme de fréquences déstabilisatrices de l'ozone afin d'en éviter soit le rejet dans l'atmosphèré, soit le recyclage. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. I1 sera fait référence au dessin annexé dans lequel la figureunique illustre par un schéma un mode de réalisation préféré de l'invention. En se reportant à cette figure, on voit une enceinte 1 dont le volume intérieur forme chambre de stérilisation et est équipé éventuellement,pour supporter les objets 5 stériliser, d'étagères à claire-voie la. L'atmosphère gazeuse de ce volume intérieur peut Être animée d'un mouvement de circulation au. moyen d'un ventilateur 2 et d'une sortie 3 pouvant comporter un élément de chauffage 4 qui crée un effet de cheminée en plus d'une fonction plus spécifique expliquée ci-après. Une conduite auxiliaire 5 peut également déboucher dans l'enceinte. L'atmosphère pulsée au moyen du ventilateur 2 est de l'air alors que la conduite 5 est une conduite d'amenée d'oxygène, d'air ozonisé, ou d'ozone dont le débit peut Être réglé à volonté au moyen d'un dispositif approprié non représenté. Le volume intérieur de l'enceinte 2 est soumis à l'émission d'un générateur 6 d'ondes électromagnétiques de fréquences radio. Ces ondes dont la plage de fréquences est comprise entre 120 et 16 000 MHz, mais de préférence, dans cette plage, de fréquences supérieures à 3 000 HHz pour que les quantités d'énergie à transmettre soient satisfaisantes,ont ont pour effet premier d'exciter des récepteurs 7, 8, 8a, 9 qui sont eux memes des émetteurs de rayonnement ionisant ou de générateurs d'ozone. Selon la fréquence de ces ondes réémises en réponse à la réception des ondes radio, on crée soit une production d'ozone soit une déstabilisation de l'ozone produit. Ces récepteurs peuvent être constitués par des électrodes polymétalliques 7, par des tubes producteurs d'ultraviolets générateurs d'ozone 8 8a ou des tubes 9 ionisants et germicides. Dans. la mesure où l'atmosphère est de l'air ou un gaz comportant de l'azote, il y aura production d'une quantité d'oxydes d'azote ayant les propriétés germicides connues et des caractéristiques de déstabilisation identiques sur bien des points a l'ozone. Ainsi, selon leur fréquence d'émission, les émetteurs 6, 7, 8, 8a et 9 produiront de l'ozone ou auront tendance à la déstabiliser ou constitueront une ionisation de l'atmosphère qui les entoure... Les organes 6, 7, 8, 8a et 9 constituent donc des conditions d'instabilité de l'atmosphère à l'intérieur de l'enceinte qui favoriseront une dynamique entre l'oxygène et l'ozone dont on a constaté qu'elle avait un fort pouvoir stérilisant. Certains de ces récepteurs 8a pourront Être disposés à l'intérieur de récipients hermétiques ou non, contenant les objets à stériliser et permettant de les conserver dans un milieu stérile à la sortie de l'enceinte. D'autres objets à stériliser 11 pourront Être posés à même les égagères la ou être enveloppés d'un emballage 12 perméable aux gaz mais imperméable aux micro-orga : I 3. On notera que certaines des fréquences émises par le générateur 6 ont un effet déstabilisant sur l'ozone produit dans l'enceinte 1 et participent donc directement à l'activité stérilisante. On peut utiliser, de manière particulière, ces ondes de fréquences déstabilisatrices en les conduisant au moyen d'un guide d'ondesl4 vers l'ouverture de sortie 3 de l'enceinte. On assure ainsi une dégradation de l'ozone avant le rejet de l'atmosphère de l'enceinte dans le milieu extérieur et l'on satisfait ainsi aux exigences de sécurité requises en presence d'ozone. On peut utiliser, pour la dégradation de l'ozone, l'organe 4 de chauffage qui transforme également l'ozone en oxygène. On notera enfin que 11 enceinte 1 peut étre équipée de tubes 13 de refroidissement pour pallier les trop fortes augmentations de températures causées par les quantités d'énergie mises en cause. On placera également, dans cette enceinte, des réflecteurs d'ondes fixes et mobiles pour éviter la formation d'ondes stationnaires et disperser l'émission électromagnétique. On donnera ci-après le compte-rendu d'essais compa- ratifs concernant la stérilisation par action des seules ondes électromagnétiques, par l'action de l'ozone seule et enfin par action conjuguée d'une atmosphère ozonisée soumise à un rayonnement électromagnétique. Ces essais ont porté sur un germe : Staphylococcus aureus - 4738 - 7 P L, e t sur un champignon Aspergillus niger 6068 - I P L. La préparation des SuSpenSiOns bactériennes est la suivante Après ensemencement des bactérie sur géloses nutritives adaptées, et incubation à 370, on ajoute les suspension qui doivent contenir entre 1 x 108 et 2 x 10 cellules par millilitre. Les suspensions ajoutées sont contrôlées par un dénombrement sur milieu gélosé. Les essais se sont déroulés de la manière suivante Dans un tube contenant 10 ml de bouillon nutritif et 5 ml d'ovalbumine, on introduit 5 ml de la suspension bactérielle à teste@, correspondant à 108 germes vivants/ml. On agite et puis l'on met à l'étuve (37 ) pendant 15 rin. Les objets à contaminer et choisis pour les tests sont -des lames en aciers inox de 45 x 15 mm et -des découpes de papier alsserbant de 30 x 30 mn. La contamination des objets est effectuée par trempage dans la solution contenant la suspension, pour les lames en acier, et par absortion de 2 ml de la dite soluticn pour les découpes de papier. Un échantillon sur deux est séché 9 l'etuve à 40 pendant une heure, tandis que l'autre est soumis aux tests immédiatement. Après le test de stérilisation, les lames en acier sont introduites dans des éprouvettes contenant 10 ml de bouillon nutritif stérile. Apres incubation à 37 perdant 24, 48, 96 heures on relève les résultats. Les découpes de papiers sont plongées dans un cris tallisoir contenant 30 ml de bouillon nutrifif placé à l'étuve (370) pendant 24 heures et 2 m de la solution sont repiqués sur gélose puis placés a l'étuve a 370 pendant 24, 48, 96 heures au terme desquelles on procède aux relevés. On a utilisé un appareillage : constitué par une 3 enceinte en acier de 0,08 m comportant une arrivée 220 V pour l'amimentation de 10 lampes à vapeur de mercure UV, productrice d'ozone type NV5 "Philips" et 2 électrodes métalliques types OZ 150/ N80 "micro-Spire" alimentées par une tension de 1800 volts alternatif 10 X près. Cette enceinte comporte une arrivée d'air située sur les~générateurs d'ozone, et une sortie d'air située sur l'arrière. Les micro-ondes sont produites par un magnétron du commerce du type " R.T.C. YJ 1521" alimenté par une tension variant cycliquement de 1200 2500 volts, la durée d'un cycle de balayage est de 12 secondes. La sortie du générateur est située sur la partie superieure dans un guide d'ondes de 100 x 36 mm. A une distance de 165 mm, il se sépare en deux : le premier de 20 x 36 mm est dirigé vers le fond de l'enceinte, tandis que l'autre est dirigé vers les pales en aluminium d'un ventilateur que l'on installe à la sortie du guide. Les objets à stériliser sont situés sur une claie en Rilsan disposée mi-hauteur de l'enceinte. Pour éviter toute élévation de température, un fluide réfrigérant (Fréon 12) circule sur les parois de l'enceinte afin de maintenir l'intérieur de celle-ci 200 + ou - 50, durant toute la durée des tests. Les tableaux ci-après consignent les résultats en indiquant le nombre de colonies existant après chaque temps de traitement. Le signe + indique que le nombre de colonies n'est pas comptable car trop important. L'incubation choisie est de 96 h pour tous les échantillons. Les tableaux I et II concernent des tests réalisés avec action seule des ondes électromagnétiques. Les tableaux III et IV concernent des tests realisés avec comme agent stérilisant une atmosphère ozonisée seule. Les tableaux V et VI concernent les tests réalisés conformément A l'invention c'est-à-dire dans une atmosphère ozonisée irradiée. Ces deux derniers tableaux montrent que la stérilisation est obtenue en 15 minutes en regard du germe et en 20 min en regard du champignon. TABLEAU I Aspergillus niger Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons TEMPS papier sec papier humide acier humide acier sec de traitement I N C U B A T I O N 96 h 0 min + + + + 3 min + + + + 5 min + + + + 15 min + + + + 20 min + # 700 + + 30 min # 400 # 500 # 800 + T A B L E A U II Staphylococcus aureus Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons T E M P S papier sec papier humide acier humide acier sec de traitement I N C U B A T I O N 96 h O min + + + + 3 min + + # 800 + 5 min + + # 800 + 15 min + + # 800 + 20 min + # 400 4600 + 30 min # 600 # 200 # 600 # 600 T A B L E A U III Staphylococcus aureus Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons T E M P S papier sec papier humide acier humide acier sec de traitement I N C U B A T I O N 96 h o min + + + + 3 min + + + + 5 min + + + + 15 min + + + 4 400 20 min + + | + # 400 30 min + + + 4 200 T A B L E A U IV Aspergillus niger Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons TEMPS papier sec papier humide acier humide acier sec de traitement I N C U B A T I O N 96 h 0 min + + + + 3 min + + + + 5 min + + | + + 15 min + + + + 20 min + + + # 800 30 min + + + # 800 T A B L E A U V Staphylococcus aureus Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons T E M P S papier sec papier humide acier humide acier sec traitement I N C U B A T I O N 96 h 0 min + + + + 3 min # 400 # 200 20 15 5 min 18 25 ' 4 12 15 min 0 O O O 20 min O O O 0 30 min O O 0 | O T A B L E A U VI Aspergillus niger Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons T E M P S papier sec papier humide acier humide acier sec traitement I N C U B A T I O N 96 h 0 min + + + + 3 min 0 O ! # 300 # 400 5 min 0 0 # 300 # 200 15 min 0 0 0 > 25 20 min 0 0 0 0 30 min 0 0 0 0 Ce n'est pas sortir du cadre de l'invention que d'envisager l'enceinte susdite sous forme d'un local, d'une pièce ou d'un volume limité par un matériau quelconque (tente, film plastique...) ou une énergie magnétique, électromagnétique ou un volume limité par le seul rayonnement de la source d'émission des ondes électromagnétiques ayant une énergie suffisante pour obtenir le résultat souhaité, dans lesquels on aura disposé un ou plusieurs générateurs d'ondes électromagnétiques et des émetteurs susdits, situés soit dans le local ou le volume, soit dans l'arrivée d'air ozonisé, d'oxygène, d'ozone.Dans ce cas, on met en oeuvre des guides d'ondes et des réflecteurs connus en eux-mêmes pour déimiter la zone dans laquelle on confine le rayonnement et les objets à traiter. Ce local ou ce volume pourra alors contenir des vêtements, du mobilier, des ustensiles, un véhicule ou d'une manière générale, tout élément ou tout Être vivant ou mort à décontaminer. On peut ainsi appliquer le procédé de l'invention au moyen d'une unité de stérilisation qui peut intervenir dans tout lieu. On peut également appliquer ce procédé dans des dispositifs à défilement continu d'objets sous un tunnel dans lequel on guiderait le rayonnement électromagnétique susdit. On voit que l'appareillage, selon l'inventeur, est d'utilisation aisée pouvant convenir pour satisfaire des besoins et ne comportant aucun danger d'utilisation. En outre, il ne nécessite la mise en oeuvre d'aucun matériel sophistiqué. L'invention n'est pas limitée à la description qui vient d'en etre donnée mais couvre, au contraire, toutes les variantes qui pourraient lui Être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de stérilisation d'objets souillés, caractérisé en ce qu'il consiste à placer lesdits objets dans une atmosphère contenant de l'ozone et à irradier cette atmosphère d'une énergie électromagnétique sous forme d'un rayonnement de fréquence comprise entre 120 et 16 000 MHz. 2. Procédé de stérilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence susdite est comprise entre 3 000 et 16 000 MHz. 3. Procédé de stérilisation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'atmosphère susdite est constituée par une fraction de l'atmosphère terrestre, une fraction de l'énergie électromagnétique étant utilisée, à la fréquence voulue, pour transformer l'oxygène de ladite atmosphère en ozone. 4. Procédé de stérilisation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une partie de la fraction susdite est utilisée pour alimenter des émetteurs de rayonnement ultraviolet et/ou germicide et ionisant. 5. Appareil de stérilisation pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur (6) d'ondes électromagnétiques, de préférence comprise entre 120 et 16 000 MHz et de préférence entre 3 000 et 16 000 MHz et par plusieurs émetteurs (7, 8, 8a, 9) déplaçables dispersés dans une zone dans laquelle se trouvent les objets (11, 12) à stériliser, lesdits émetteurs étant susceptibles d'engendrer des rayonnements créateurs d'ozone et des rayonnements déstabilisateurs d'ozone dans ladite zone, les ondes électromagnétiques susdites étant également confinées dans ladite zone au moyen de guides d'ondes. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits émetteurs sont portés par des récipients contenant les objets. 7. Appareil selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que la zone susdite est délimitée par une enceinte aux parois de laquelle certains des émetteurs susdits sont fixés. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enceinte susdite possède une entrée et une sortie d'atmosphere et des moyens pour engendrer une circulation de cette atmos phère. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'atmosphère susdite est préalablement ozonisée. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une partie des ondes de fréquences déstabilisant l'ozone est guidée vers la sortie de l'enceinte.