УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЗИНФЕКЦИИ РУК С ПЛАЗМЕННЫМ И АЭРОЗОЛЬНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ
HAND DISINFECTION DEVICE HAVING PLASMA AND AEROSOL GENERATOR

Изобретение касается устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции поверхностей с плазменным генератором для создания дезинфицирующего потока плазмообразующего газа, с, по меньшей мере, частично закрытой, находящейся в сообщающемся соединении с плазменным генератором дезинфекционной зоной, которая выполнена для приема дезинфицируемой поверхности, и с аэрозольным генератором для создания содержащего водные частицы потока аэрозоля, причем аэрозольный генератор находится в сообщающемся соединении с плазменными генератором, чтобы направлять смешанный с потоком аэрозоля поток плазмообразующего газа в дезинфекционной зоне на дезинфицируемую поверхность.
Для дезинфекции поверхностей, в частности, для дезинфекции рук, в медицинских учреждениях используются дезинфицирующие растворы, которые наносятся, например, на дезинфицируемые руки.
Публикация ЕР 2 223 704 А1 описывает приспособление для дезинфекции, например, рук, с помощью нетермической плазмы, которая поступает в открытую с одной стороны камеру.
Далее, из WO 2011/023478 А1 известно о проведении поверхностной обработки областей кожных, соответственно, слизистых покровов человека или животных с помощью холодной плазмы атмосферного давления, чтобы таким образом обрабатывать поражения. Система электродов для создания диэлектрически ограниченного разряда поверхности состоит, с одной стороны, из гибкого материала, который можно накладывать на искривленные поверхности, а, с другой стороны, имеет внешнюю электропроводящую поверхность, которая используется как заземленный электрод и имеет такую структуру, чтобы в свободных промежуточных пространствах структуры мог образовываться диэлектрически ограниченный разряд поверхности. С помощью исполнения в виде прилегающей манжеты происходит покрытие обработанной зоны и, тем самым, защита от высыхания.
WO 2011/018423 А2 раскрывает способ и устройство для обработки живых клеток с помощью плазмы, причем наряду с приспособлениями для создания плазмы также предусмотрены приспособления для смешивания и транспортировки активных веществ для воздействия на обмен веществ клеток. Тем самым, можно посредством плазменной субстанцией воздействовать на живые клетки. Путем взаимодействия между плазмой и тканью происходит изменение состава липидных структур, так что кратковременно становится возможным попадание локально нанесенных субстанций в область живых клеток.
US 6,706,243 В1 раскрывает устройство для очищения рук, в котором в виде опции поток плазмообразующего газа может направляться в камеру для очищения рук. Дополнительно руки очищаются воздушным потоком под давлением, проведенным через источник ионов. Чистящий раствор закачивается в поток газа. Перемешанный с чистящим раствором газовый поток распыляется и направляется в плазменный генератор.
Исходя из этого, задачей данного изобретения является создание улучшенного устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции поверхностей и улучшенного способа плазменной дезинфекции поверхностей, который делает возможным более эффективную и более щадящую покровы дезинфекцию, в частности, клеток и тканей.
Задача решается с помощью устройства для дезинфекции с признаками пункта 1 формулы изобретения и с помощью способа для плазменной дезинфекции с признаками пункта 12. Предпочтительные варианты выполнения описаны в зависимых пунктах.
Согласно изобретению предлагается, что аэрозольный генератор предпочтительно подсоединен к выходу потока плазмообразующего газа (плазма) плазменного генератора. Созданный плазменным генератором поток плазмообразующего газа (плазма) в таком случае смешивается с потоком аэрозоля от аэрозольного генератора и направляется в дезинфекционную зону. Тем самым, плазменный генератор сам не оказывает отрицательного влияния на аэрозоли. В частности, таким образом предотвращается то, что в плазменном генераторе из-за смеси вода-воздух может наступать быстрое охлаждение сгенерированной плазмы, т.е. что из-за водных частиц существенно снижается интенсивность плазмы, соответственно, плазма частично гасится и, тем самым, теряет свое действие. Особо предпочтительно при этом, если поток плазмообразующего газа направляется через объем аэрозольного генератора, поскольку этим обеспечивается достаточная длительность выдержки, которая гарантирует модификацию аэрозоля посредством потока плазмообразующего газа. При этом следует привести в соответствие друг другу объем и время протекания.
Выяснилось, что путем такой проводки потока плазмообразующего газа через аэрозольный генератор достигается более высокая эффективность в отношении дезинфекции, чем при проведении аэрозоля через плазму.
Смешиванием водных частичек аэрозоля с потоком плазмы и одновременной дезинфекцией поверхности потоком плазмы, содержащим водные частицы аэрозоля, удается проводить дезинфекцию, в частности, кожных тканей в высшей степени бережно и эффективно, а также надежно. Оказалось, что кроме чистой плазменной дезинфекции кожной ткани с помощью водных частиц аэрозоля могут быть нанесены, например, вещества для ухода, которые сокращают вредное воздействие плазмы на кожу и ухаживают за ней и одновременно способствуют эффективному и надежному процессу дезинфекции.
Поток аэрозоля и поток плазмы выбраны, предпочтительно, так, чтобы оказывать влияние на величину рН водных частиц аэрозоля, попадающих на дезинфицируемую поверхность. Воздействие должно происходить предпочтительно так, чтобы величина рН, которая в случае дистиллированной воды лежит в диапазоне от 5 до 6, сдвигалась в направлении кислого диапазона. Допустимым является, например, аэрозоль, который сам также имеет дезинфицирующее действие. Однако особо предпочтительно, если в качестве текучей среды для потока аэрозоля используется чистая вода без каких-либо примесей, таких как чистящий раствор, ароматические вещества или средства по уходу. Результатом этого является благоприятный диапазон рН, который не слишком кислый, т.е. лежит в диапазоне примерно от 3,5 до 4.
Независимо от потока плазмы, перемешанного с водными аэрозолями (включая водяной пар), могут быть отдельно нанесены, предпочтительно по времени после плазменной обработки, средства по уходу или ароматические вещества. Тем самым можно противодействовать запаху озона от обработанной поверхности, и дополнительно ухаживать за поверхностью, например, кремом для рук. Подвод происходит предпочтительно в камере для обработки над зоной подачи потока плазмообразующего газа, т.е. в примыкании к отверстию для ввода обрабатываемой поверхности. Форсуночные отверстия для впрыска ароматических веществ и/или средств по уходу, таким образом, при плазменной обработке одновременно дезинфицируются (обеззараживаются).
Особо предпочтительно, если аэрозольный генератор имеет распылительный блок для распыления жидкости. Такой жидкостью может быть, в частности, содержащая эмульсию жидкость, например, эмульсии с субстанциями по уходу за кожей. Путем распыления такой содержащей эмульсию жидкости удается смешать субстанции по уходу за кожей в удобной сочетания с плазменной дезинфекцией форме с потоком плазмы и нанести на дезинфицируемую поверхность.
Особо предпочтительно, если распылительный блок имеет ультразвуковой распылитель. Оказалось неожиданным, что подобным ультразвуковым распылителем можно получить достаточно маленькие размеры капелек, которые в соединении с потоком плазмы приводят к улучшенному эффекту дезинфекции и ухода. Средний размер капелек при ультразвуковом распылении лежит в среднем ниже 5 мкм и составляет особо предпочтительно в среднем примерно от 2 до 4 мкм. Эти средние значения вычисляются из размера капелек, который оказывается максимально у, по меньшей мере, 60% и предпочтительно, по меньшей мере, у 80% измеренных капелек. Наряду с очень малым размером капелек ультразвуковой распылитель обладает эффектом производить аэрозоли с высокой вязкостью. Это также способствует улучшенному дезинфицирующему действию в соединении с потоком плазмы. Путем ультразвукового распыления получается, тем самым, улучшенное взаимодействие аэрозолей с потоком плазмы и в результате улучшенный результат дезинфекции поверхности. Такое качество аэрозоля может достигаться, кроме прочего, также и с другого рода распылением, таким как, например, механическое распыление.
Предпочтительно, например, молекулярное увлажнение потока плазмообразующего газа. Это может достигаться с помощью смоченной поверхности увлажнения, которую с целью увлажнения обтекает воздушный поток. Этот воздушный поток предпочтительно представляет собой собственно поток плазмообразующего газа.
Коэффициент полезного действия (эффективность) потока плазмообразующего газа может быть повышен тем, что подведенный к плазменному генератору поток газа (воздушный поток) осушается. Для этого перед входом плазменного генератора подключена воздушная сушилка (например, наполненный силикагелем картридж).
Предпочтительным оказалось, если расход газа для плазмообразующего газа настраивается на примерно 2–20 стандартных литра в минуту, т.е. 2-20 slpm, соответственно, 3,3775–33,775 . Количество аэрозоля тогда должно составлять примерно 0,5-5 мл/мин. Отношение плазмообразующего газа к количеству аэрозоля лежит предпочтительно в диапазоне от примерно 400 к 1 до 40,000 к 1.
Частота аэрозольного генератора должна составлять предпочтительно больше, чем 100 кГц. Выяснилось, что результат дезинфекции можно улучшить при более высокой частоте ультразвукового распылителя выше 850 кГц. Предпочтительно частота лежит в диапазоне от 1,200 кГц до 3,000 МГц.
Подача напряжения (электропитание) на плазменный генератор должна происходить при частоте высокого напряжения в диапазоне от примерно 400 Гц до 27,12 МГц или при постоянном напряжении (DC).
Устройство для дезинфекции имеет предпочтительно нагнетатель (или насос, такой как, например, мембранный насос), который имеет сообщающееся соединение с дезинфекционной зоной, чтобы направлять воздушный поток в дезинфекционную зону. В случае этого воздушного потока может идти речь о содержащим аэрозоль потоке плазмы, который принудительно подается при помощи нагнетателя в дезинфекционную зону. Но также допустимо, что наряду с содержащим аэрозоль потоком плазмы в дезинфекционную зону направляется дополнительный воздушный поток.
Особо предпочтительно, если нагнетатель (или насос) связан с нагревательным приспособлением для нагрева создаваемого нагнетателем воздушного потока. Таким образом повышается температура воздействия на дезинфицируемую поверхность, что улучшает дезинфицирующее действие содержащего аэрозоль потока плазмы.
Нагнетатель (или насос) в особо предпочтительном виде имеет сообщающееся соединение с плазменным генератором, чтобы создаваемый нагнетателем воздушный поток проводить через плазменный генератор. Этот воздушный поток переводится плазменным генератором в поток плазмы, который является смешанным с аэрозолями.
Дезинфекционная зона выполнена предпочтительно для приема, по меньшей мере одной дезинфицируемой руки одного человека и для дезинфекции поверхности упомянутой, по меньшей мере, помещенной в дезинфекционную зону руки. Тем самым, способ дезинфекции в особо предпочтительном виде пригоден для дезинфекции рук, которая должна регулярно проводится персоналом, например, в больницах. Следующая область применения — это другие подобные учреждения, в которых существуют более высокие требования к гигиене, такие как туалетные комплексы, плавательные бассейны, места врачебного приема и проч. Такое устройство для дезинфекции делает возможной быструю, надежную и щадящую кожу дезинфекцию рук, при которой бесконтактно с помощью аэрозолей наносятся на кожу также и субстанции для ухода за кожей. Бесконтактная дезинфекция рук в дезинфекционной зоне обеспечивает дезинфекцию также и труднодоступных зон независимо от индивидуальной процедуры чистки отдельных персон. Тем самым, технологично достигается надежная дезинфекция рук.
Дезинфекционная зона после ввода дезинфицируемой поверхности должна быть насколько возможно хорошо закрыта, чтобы обеспечить надежную обработку поверхности без помех в стандартных условиях. Для этого предпочтительно, если в остальном закрытая дезинфекционная зона имеет отверстие для ввода обрабатываемой поверхности, например, руки, которое закрыто, по меньшей мере, воздушной завесой. Воздушная завеса образована воздушным потоком, который направляется посредством воздушных форсунок. Для этого предпочтительны воздушные отсекатели, в случае которых выходящий воздух принимает узкую и достаточно широкую форму и создает воздушную завесу примерно равной длины в начале и в конце. Воздушный зазор лежит предпочтительно в диапазоне между 0,5 и 0,8 мм.
Далее изобретение разъясняется подробнее с помощью примеров выполнения с приложенными фигурами, на которых:
Фигура 1 – схема первого варианта выполнения устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции поверхностей;
Фигура 2 – схема устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции;
Фигура 3 – схема другого устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции;
Фигура 4 – схема второго варианта выполнения устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции;
Фигура 5 – схема третьего варианта выполнения устройства для дезинфекции для плазменной дезинфекции;
Фигура 6 – схема аэрозольного генератора со спеченными пластинами для молекулярного увлажнения потока плазмообразующего газа.
Фиг.1 показывает схему первого варианта выполнения устройства 1 для дезинфекции для плазменной дезинфекции поверхностей, в частности, человеческих рук 6 одного человека. Устройство 1 для дезинфекции имеет плазменный генератор 2, которым создается дезинфицирующий поток Р плазмообразующего газа. Поток Р плазмообразующего газа подается через подвод 3 плазмы и форсунки 4 в дезинфекционную зону 5, в которой может находится дезинфицируемая поверхность, например, рука 6 человека. Дезинфекционная зона 5 выполнена предпочтительно в виде открытой только с одной стороны емкости, боковые стенки 8 которой имеют форсунки 4. Также допустимо, что другие форсунки 4 имеются в дне 7 дезинфекционной зоны 5. Дезинфекционная зона 5 предпочтительно имеет форму прямоугольника с относительно близко лежащими рядом друг с другом боковыми стенками 8, между которыми может плоско вводиться рука 6.
Далее очевидно, что на выходе плазменного генератора 2 в подвод 3 плазмы включен аэрозольный генератор 9, предпочтительно, в форме ультразвукового распылителя. Выход аэрозольного генератора 9 через аэрозольную линию 10 находится в сообщающемся соединении с подводом 3 плазмы на выходе из плазменного генератора 2. Таким образом поток А аэрозоля, который создается путем испарения текучей среды F посредством ультразвукового распылителя, может смешиваться с потоком Р плазмы. Этот содержащий аэрозоль поток Р плазмы подается через форсунки 4 в дезинфекционную зону 5.
Требуемый для этого поток создается с помощью нагнетателя 11, который находится в сообщающемся соединении со входом плазменного генератора 2, чтобы направлять воздушный поток L во внутреннее пространство плазменного генератора 2. Этот воздушный поток L переводится затем посредством плазменного генератора 2 в поток РА плазмообразующего газа.
В качестве плазменного генератора 2 может служить, например, источник плазмы для создания диэлектрически ограниченного разряда, как это в достаточной мере известно из уровня техники. Пригодны, в частности, плазменные генераторы 2, которые производят нетермическую плазму. Допустимо, что плазменные генераторы 2 используют источники с DBE поверхности  или источники с DBE объема (DBE=ДОР=диэлектрически ограниченный разряд). Альтернативно возможен также плазменный генератор 2 на основе способа с использованием струи плазмы. Возможны также плазмы типа реактивной струи, дуговые плазмы, плазменные факелы, плазмы с емкостной или индуктивной активацией, в диапазоне нормального давления или близко к нему, а также плазмы, произведенные путем коронного разряда.
Нетермическая плазма содержит, как правило, озон и, таким образом, является окислителем. Таким образом, нетермическая плазма особенно пригодна для дезинфекции поверхности.
Плазменный генератор может, например, иметь два лежащих друг в друге (например, в форме трубки) электрода, из которых один нагружен высоким напряжением V, а другой соединен с потенциалом массы.
Аэрозольный генератор 9 выполнен, предпочтительно, как ультразвуковой распылитель. Производимые таким аэрозольным генератором 9 аэрозоли А имеют предпочтительно средний размер частиц в диапазоне максимально 15 мкм и предпочтительно максимально 12 мкм. Средний размер частиц лежит предпочтительно в диапазоне от 1 до 15 мкм и особо предпочтительно в диапазоне от 4 до 12 мкм. Большие поверхности частиц аэрозоля имеют тот недостаток, что они больше принимают озона и, тем самым, значительно сокращают действие потока Р плазмы, соответственно, РА.
В виде опции может быть установлено нагревательное приспособление 12 в воздушный поток L и/или соответственно в поток Р плазмы или даже в содержащий аэрозоль поток РА плазмы. Тем самым можно достигнуть подходящей температуры путем охлаждения потока Р плазмообразующего газа или, при необходимости, путем нагрева.
Фиг.2 показывает устройство 1 для дезинфекции. Оно сравнимо с первым вариантом устройства 1 для дезинфекции, так что, по существу, можно сослаться на ранее сказанное. В отличие от соответствующего изобретению первого варианта аэрозольный генератор 9 соединен с входом плазменного генератора 2. Тем самым, поток А аэрозоля в зоне входа плазменного генератора 2 смешивается с воздушным потоком L и переводится посредством плазменного генератора 2 в содержащий аэрозоль поток РА плазмообразующего газа.
1
2
1
2
Фиг.3 показывает устройство 1 для дезинфекции, которое является комбинацией первого и второго вариантов согласно фиг.1 и 2. При этом, частичный поток Ааэрозоля направляется во вход плазменного генератора 2 и другой частичный поток А аэрозоля на выход плазменного генератора 2. Созданный плазменным генератором 2 уже содержащий аэрозоль поток РА плазмообразующего газа далее подготавливается путем следующего подвода потока А аэрозоля.
Фиг.4 показывает второй вариант выполнения устройства 1 для дезинфекции, который, в принципе, сравним с описанными выше вариантами. В этом варианте поток Р плазмообразующего газа проводится прежде всего через аэрозольный генератор 9, и аэрозоль при создании аэрозоля, например, с помощью ультразвукового распылителя, вводится непосредственно в поток Р плазмообразующего газа, чтобы получить содержащий аэрозоль поток РА плазмообразующего газа.
Представленное на фиг.1-4 круглое поперечное сечение электродов является предпочтительным. Оптимально допустимы другие поперечные сечения, в частности четырехугольные или квадратные.
1
2
Процесс дезинфекции может быть оптимизирован путем регулировки параметров процесса: скорости протекания воздушного потока L, потока Р плазмы и/или потока А аэрозоля и их частичный потоков А, А, расстояний между электродами, размеров капелек аэрозоля, степени насыщения аэрозоля в потоке Р плазмы, электрического тока и электрического напряжения для производства плазмы и проч.
Фиг.5 показывает третий вариант выполнения устройства 1 для дезинфекции для плазменной дезинфекции. Он основан, в принципе, на первом варианте согласно фиг.1, так что можно сослаться на указанные там пояснения. Правда, этот вариант дополнен таким образом, что направляемый в плазменный генератор 2 воздушный поток L направляется для предварительной сушки воздушного потока L с помощью сушилки 13 воздуха. В качестве сушилки воздуха пригоден, например, наполненный силикагелем картридж, вход которого соединен с мембранным насосом для закачки воздуха из атмосферы в сушилку 13 воздуха. При этом выход картриджа соединен со входом плазменного генератора 2, например, шланговой линией.
Выход плазменного генератора 2, например, через шланговую линию, находится в сообщающемся соединении с аэрозольным генератором 9 так, что поток Р плазмообразующего газа проводится через аэрозольный генератор 9. При этом поток Р плазмообразующего газа увлажняется аэрозолем А, чтобы создать влажный поток РА плазмообразующего газа. Последний затем направляется в камеру обработки, т.е. в дезинфекционную зону 5.
Закрытая с помощью боковых стенок 8 с боковой стороны и с помощью дна 7 дезинфекционная зона 5 открыта только с одной стороны для ввода руки 6 человека. Это открытая сторона имеет с помощью подходящих воздушных форсунок воздушную завесу 14, которой, несмотря на введенную кисть руки 6 и выходящее наружу предплечье человека, достаточно закрыта дезинфекционная зона 5, т.е. камера обработки. Воздушные форсунки сконструированы предпочтительно как воздушный отсекатель, который производит выходящий воздушный поток с очень узкой и почти любой по ширине формой, соответствующей ширине отверстия камеры обработки. Воздушная щель воздушной завесы предпочтительно настолько узкая, что лежит в диапазоне от 0,5 до 0,8 мм. Необходимое для воздушной завесы 14 количество воздуха проводится с определенным давлением через упомянутый, по меньшей мере, один воздушный отсекатель. Воздушный отсекатель, при этом, имеет длинную, узкую щель и создает имеющую форму ножа воздушную завесу 14 с постоянно высокой скоростью воздуха. Начало и конец воздушной завесы 14 имеют относительно равную длину.
Далее в этом варианте предусмотрено, что дезинфекционная зона 5, т.е. камера обработки, имеет выпуск 15, с которым сообщается, например, посредством шланговой линии, конденсатоотводчик 16 и другая сушилка 17 воздуха. К выходу сушилки 17 воздуха подсоединен отсасывающий воздух насос 19, например, в форме мембранного насоса, чтобы введенный в камеру  5 обработки активированный плазмой воздух отводить после обработки из камеры 5 обработки. С помощью конденсатоотводчика 16, который, например, может быть выполнен с охлаждением на основе эффекта Пельтье, для оберегания сушилки 17 воздуха уменьшается содержание влаги. Осушенный с помощью сушилки 17 воздуха отработанный воздух затем подводится к озонному катализатору 18, чтобы снизить долю озона в отработанном воздухе AL.
Вместо озонного катализатора 18 также пригодно другое устройство, с помощью которого можно снизить долю озона, т.е. с помощью которого, по возможности, максимально уничтожается озон в отводимом газе.
В качестве аэрозольного генератора 9, как описано выше, пригоден ультразвуковой распылитель, в частности, если таковой обеспечивает особо тонкое распыление со средним размером частиц в диапазоне 4 мкм и менее. Однако, возможно также использование испарителей, которые также могут быть использованы, исходя из своего принципа действия, для увлажнения воздуха в помещении.
Особенно пригоден аэрозольный генератор 9 для молекулярного увлажнения потока Р плазмообразующего газа потому, что поток Р плазмообразующего газа омывает/обтекает увлажняющие поверхности 20. Такой аэрозольный генератор 9 с несколькими спеченными платами представлен на фиг.6. Увлажняющие поверхности 20 – это, например, РЕ-спеченные пластины или другие фильтр-пластины с заданной пористостью, которые находятся в ванне 19, заполненной свободной от ионов водой или водой с уменьшенным содержанием ионов. Выступающий из ванны 19 участок упомянутой, по меньшей мере, одной спеченной пластины 20, омывается тогда потоком Р плазмообразующего газа. При омывании потоком Р плазмообразующего газа, по меньшей мере, одна увлажняющая спеченная пластина 20 отдает влажность этому воздушному потоку. Поток Р плазмообразующего газа имеет, таким образом, относительно высокую относительную влажность воздуха. Текучая среда, использованная для увлажнения упомянутой, по меньшей мере, одной спеченной пластины 20, может поступать без насоса на основе капиллярного эффекта спеченных пластин 20 в ванну 19 путем насосного действия спеченных пластин 20. Увлажняющая поверхность 20, например, в форме РЕ-пластины из спеченного материала, обладающая капиллярами, находится, предпочтительно, примерно 1/10 своей высоты в ванне 19 с водой, свободной от ионов. Спеченная пластина 20 имеет предпочтительно толщину примерно 2 мм +/- 1 мм.
На дне аэрозольного генератора 9 имеется предпочтительно нагреватель 12 для нагрева текучей среды (предпочтительно чистой воды).
Дезинфекционная зона 5 расположена во всех предыдущих описанных вариантах предпочтительно над аэрозольным генератором 9 и плазменным генератором 2, поэтому смешанный с аэрозолем поток РА плазмы течет против силы тяжести вверх в дезинфекционную зону 5. Вследствие этого конденсат течет обратно в аэрозольный генератор 9 и, по существу, вообще не попадает в дезинфекционную зону 5.