ES2237679T3

ES2237679T3 - Detector no dispersivo del infrarrojo medio para peroxido de hidrogeno vaporizado.

Info

Publication number: ES2237679T3
Application number: ES02729171T
Authority: ES
Inventors: Iain F. Mcvey
Original assignee: Steris Inc
Current assignee: Steris Inc
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2005-08-01
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: ATE285256T1; EP1385558A1; US20020168289A1; DE60202362T2; WO2002092140A1; DE60202362D1; US6875399B2; EP1385558B1

Abstract

Un procedimiento de descontaminación que comprende exponer un ítem para su descontaminación a un vapor multi- componente que incluya un vapor de peróxido de hidrógeno y vapor de agua, y detectar el vapor de peróxido de hidrógeno en el vapor multi-componente, caracterizado por: dirigir luz a través del vapor multi-componente, incluyendo la luz dirigida luz en al menos un primer intervalo de longitudes de onda en el que el peróxido de hidrógeno absorba pero en el cual el vapor de agua no absorba significativamente, y un segundo intervalo de longitudes de onda separado del primer intervalo de longitudes de onda, en el que el vapor de agua absorba y el peróxido de hidrógeno no absorba significativamente; detectar la absorbancia de la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente en el primer intervalo de longitudes de onda y en el segundo intervalo de longitudes de onda; y determinar la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno dentro del vapor multi-componente a partir de la absorbancia detectada en el primer intervalo de longitudes de onda; determinar la concentración del vapor de agua dentro del vapor multi-componente a partir de la absorbancia detectada en el segundo intervalo de longitudes de onda; incluir el primer intervalo de longitudes de onda una o más de una longitudes de onda entre 7500 y 8400 nanómetros; e incluir el segundo intervalo de longitudes de onda una o más de una longitudes de onda entre 5200 nanómetros y 7200 nanómetros.

Description

Detector no dispersivo del infrarrojo medio para peróxido de hidrógeno vaporizado.

Campo de la invención

La invención se refiere de forma general a un sistema y a un procedimiento de descontaminación en fase de vapor, más concretamente, a un detector para detectar la concentración de peróxido de hidrógeno en un esterilizante de dos componentes en fase de vapor. Se apreciará que el sistema también es aplicable a la detección de las concentraciones de otros componentes fluidos.

Antecedentes de la invención

Los instrumentos médicos reutilizables y los equipos farmacéuticos y biológicos se esterilizan generalmente antes de cada uso. Adicionalmente, los contenedores reutilizables usados en aplicaciones médicas, farmacéuticas y biológicas, tales como cajas de guantes e incubadoras, se esterilizan generalmente antes de cada uso. En instalaciones y aplicaciones en que estos tipos de instrumentos y de contenedores se usan varias veces al día, es importante conseguir la esterilización eficiente y económicamente. Los materiales de empaquetado de comida, tales como botellas de soda, contenedores de leche y similares se someten a descontaminación microbiana también antes de su llenado. Para tasas de flujo de un millar de botellas a la hora o superiores en las plantas actuales de embotellado, es deseable optimizar las condiciones de esterilización para una esterilización rápida.

Se han desarrollado varios procedimientos diferentes para aplicar un esterilizante en fase de vapor dentro de un recinto o cámara para esterilizar la carga (por ejemplo, instrumentos médicos u otros artículos) o el interior de los mismos. En una opción, la aproximación de "alto vacío", se usa un alto vacío para introducir un esterilizante líquido dentro de un vaporizador caldeado. Una vez vaporizado, el vapor esterilizante se introduce dentro de una cámara al vacío y sellada. En otra opción, la aproximación de "flujo directo", el esterilizante vaporizado se mezcla con un flujo de gas portador que sirve para aplicar el vapor esterilizante hacia el interior, a través y hacia el exterior de la cámara, que puede encontrarse a presión ligeramente negativa o positiva.

Se han desarrollado procedimientos para optimizar una esterilización en fase de vapor dentro de un sistema de alto vacío y/o de flujo directo. Cummings et al., en la Patente de EE.UU. número 4.956.145, muestran un procedimiento de alto vacío de esterilización en fase de vapor en el que una concentración predeterminada de esterilizante de peróxido de hidrógeno se mantiene dentro de una cámara al vacío y sellada. La cantidad de líquido esterilizante inyectado dentro de un vaporizador está regulada o ajustada teniendo en cuenta la descomposición estimada a lo largo del tiempo de vapor esterilizante de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno dentro del sistema cerrado. En una aproximación diferente, se mantiene una saturación porcentual predeterminada dentro de un sistema de esterilización abierto de flujo directo según se muestra en la Patente de EE.UU. número 5.445.792.

Childers, en la Patente de EE.UU. número 5.173.258, muestra otro sistema de flujo directo en el que el peróxido de hidrógeno en fase de vapor se introduce dentro de un flujo de gas portador recirculante en circuito cerrado. El peróxido de hidrógeno se introduce y se mantiene a una concentración predeterminada que se selecciona para optimizar el ciclo de esterilización. El sistema incluye un secador para deshumidificar el flujo recirculante, preferentemente a al menos aproximadamente el 10% de humedad relativa, con lo que se evita la acumulación de humedad que resulta de la descomposición del vapor de peróxido de hidrógeno a lo largo del tiempo. Al eliminar la acumulación de humedad, el sistema puede mantener la cámara de esterilización a mayores concentraciones de esterilizante de peróxido de hidrógeno en fase de vapor durante períodos de tiempo más largos (por ejemplo, el gas presecado aceptará mayor cantidad de vapor esterilizante). Además, para evitar la condensación del esterilizante, se reduce preferentemente la humedad relativa dentro de la cámara (por ejemplo, a menos de aproximadamente el 30%) antes de introducir el vapor esterilizante. Después de que la descontaminación se haya completado, el recinto puede re-deshumidificarse o acondicionarse, si se desea, para la aplicación seleccionada.

Los sistemas de esterilización / descontaminación gaseosos y de vapor dependen del mantenimiento de ciertos parámetros de los procesos a fin de alcanzar un nivel objetivo de seguridad de esterilización o de descontaminación. Para los sistemas de esterilización / descontaminación de vapor de peróxido de hidrógeno, estos parámetros incluyen la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno, el grado de saturación, la temperatura y la presión, y el tiempo de exposición. Controlando estos parámetros, pueden obtenerse con éxito los niveles de seguridad deseados de esterilización a la vez que se evita la condensación debida a la saturación del vapor. Los sistemas existentes supervisan típicamente la cantidad de líquido aplicado al sistema de vaporización a lo largo del tiempo y, basándose en la temperatura, la presión, el volumen y (donde sea aplicable) la tasa de flujo, calculan la concentración teórica de vapor de peróxido de hidrógeno. El sistema correlaciona entonces algunos o todos estos parámetros con estimaciones derivadas empíricamente de la descomposición del peróxido de hidrógeno para llegar a una estimación de la cantidad de peróxido de hidrógeno que se debe inyectar en el sistema a fin de mantener una concentración teórica seleccionada de vapor de peróxido de hidrógeno. El rendimiento de la esterilización se valida entonces empíricamente a través de la prueba de eficacia microbiológica.

En la práctica real, varios factores pueden afectar a la concentración de los componentes del vapor, tales como la descomposición, la absorción y la adsorción, todas debidas al contacto del gas con varias superficies del sistema, y la dilución debida a la evaporación de vapor de agua desde las cargas que se procesan y a la descomposición del esterilizante. Estos efectos pueden variar de carga a carga y de sistema a sistema. Por lo tanto, es deseable medir la concentración de peróxido de hidrógeno directamente. Stewart et al. en la Patente de EE.UU. número 5.872.359, muestran un sistema de detección de peróxido de hidrógeno y un procedimiento de control de una cámara de vapor de esterilización. El detector usa la detección de infrarrojo cercano (NIR) en dos longitudes de onda específicas, una correspondiente a un pico predominantemente del peróxido de hidrógeno, el otro, a un pico del agua. Existe un cierto solapamiento entre los picos del peróxido y del agua. Mediante la manipulación de los datos, la contribución del agua puede sustraerse y determinarse la concentración del peróxido de hidrógeno.

La presente invención proporciona un detector y un procedimiento de uso nuevos y mejorados, que superan los problemas mencionados anteriormente y otros.

Resumen de la invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un procedimiento de descontaminación comprende exponer un ítem para su descontaminación a un vapor multi-componente que incluye vapor de peróxido de hidrógeno y vapor de agua, y detectar el vapor de peróxido de hidrógeno presente en el vapor multi-componente. Una luz se dirige a través del vapor multi-componente, dicha luz incluye luz de al menos una primera longitud de onda en la que el peróxido de hidrógeno absorbe, pero a la cual el vapor de agua no absorbe significativamente, y un segundo intervalo de longitudes de onda separado del primero en el que el vapor de agua absorbe y el vapor de peróxido de hidrógeno no absorbe significativamente. Se detecta la absorbancia de la luz que pasa a través del vapor multi-componente y se detectan el primer y segundo intervalos de longitudes de onda. La concentración del vapor de peróxido de hidrógeno en el vapor multi-componente se determina a partir de la absorbancia detectada en el intervalo de la primera longitud de onda y la concentración de vapor de agua se determina a partir de la absorbancia en el intervalo de la segunda longitud de onda. El primer intervalo de longitudes de onda incluye una o más longitudes de onda entre 7500 y 8400 nanómetros y el segundo intervalo de longitudes de onda, entre 5200 y 7200 nanómetros.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, un sistema de descontaminación comprende una cámara que recibe ítems para su descontaminación microbiana. Una fuente de vapor multi-componente suministra un vapor multi-componente que incluye vapor de agua y vapor de peróxido de hidrógeno. Un sistema detector incluye una parte de transmisión que dirige luz a través del vapor multi-componente y una parte de recepción que recibe la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente. La parte de recepción incluye un primer medio detector colocado para recibir la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente. El primer detector recibe luz en un primer intervalo de longitudes de onda en el que el vapor de peróxido de hidrógeno absorba y en el que el vapor de agua no absorba sustancialmente. Un segundo detector recibe luz en un segundo intervalo de longitudes de onda, separado del primer intervalo de longitudes de onda, en el que el vapor de agua del vapor multi-componente absorba pero en el cual del vapor de peróxido de hidrógeno no absorba sustancialmente. El primer intervalo de longitudes de onda se encuentra entre 7500 y 8400 nanómetros el segundo intervalo de longitudes de onda se encuentra entre 5200 y 7200 nanómetros. Un microprocesador determina la absorbancia y la concentración del peróxido de hidrógeno en el vapor multi-componente a partir de la luz detectada en el primer intervalo de longitudes de onda, y la absorbancia y concentración del vapor de agua a partir de la luz detectada en el segundo intervalo de longitudes de onda. Un sistema de control controla las condiciones dentro de la cámara como respuesta a una señal indicativa de la luz detectada por medio del primer detector.

Una ventaja de al menos una realización de la invención consiste en que el peróxido de hidrógeno se mide en un intervalo de longitudes de onda del infrarrojo medio en el que el agua no absorbe significativamente, con lo que se elimina la necesidad de sustraer de la absorbancia medida la contribución del vapor de agua.

Otra ventaja de al menos una realización de la presente invención reside en la detección separada de las concentraciones altas y bajas de peróxido de hidrógeno, con lo que se reduce la complejidad del equipo de detección.

Otras ventajas adicionales de la presente invención se harán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la lectura y la comprensión de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de supervisión y control en tiempo real para optimizar parámetros que incluyen la concentración de un o más de un vapor esterilizante en un proceso de esterilización de vapor multi-componente;

la Figura 2 es una ilustración esquemática de una primera realización del sistema detector de infrarrojos de la Figura 1;

la Figura 3A es una gráfica de absorbancia para una mezcla de vapor del 50% de peróxido de hidrógeno y del 50% de agua a lo largo de un intervalo de longitudes de onda de 2,5-9 micras;

la Figura 3B es una gráfica de la absorbancia del vapor de agua pura a lo largo del intervalo de longitudes de onda de 2,5-9 micras;

la Figura 3C es una gráfica de la absorbancia del vapor de peróxido de hidrógeno a lo largo del intervalo de longitudes de onda de 2,5-9 micras obtenida mediante la sustracción de la absorbancia de la Figura 3B de la de la Figura 3A;

la Figura 4A es una gráfica ampliada de la absorbancia para una mezcla de vapor del 50% de peróxido de hidrógeno y del 50% de agua a lo largo de un intervalo de longitudes de onda de 5-9 micras;

la Figura 4B es una gráfica ampliada de la absorbancia de vapor de agua pura a lo largo del intervalo de longitudes de onda de 5-9 micras;

la Figura 4C es una gráfica ampliada de la absorbancia del vapor de peróxido de hidrógeno a lo largo del intervalo de longitudes de onda de 5-9 micras obtenida mediante la sustracción de la absorbancia de la Figura 3B de la de la Figura 3A;

la Figura 5 es una vista en perspectiva desde arriba del sistema de detección de la Figura 2;

la Figura 6 es una vista esquemática que muestra los componentes electrónicos del sistema de detección de la Figura 2;

la Figura 7 es una ilustración esquemática de una segunda realización del sistema de detección de infrarrojos de la Figura 1;

la Figura 8 es una ilustración esquemática de una tercera realización del sistema de detección de infrarrojos de la Figura 1;

la Figura 9 es una vista en planta desde arriba de una rueda de filtros de la Figura 8;

la Figura 10 es una ilustración esquemática de una cuarta realización del sistema de detección de infrarrojos de la Figura 1;

la Figura 11 es una vista en planta desde arriba de la rueda de filtros de la Figura 10;

la Figura 12 es una ilustración esquemática de un sistema de calibración de acuerdo con la presente invención; y

la Figura 13 es una vista en perspectiva de la sonda de la Figura 1.

Descripción detallada de la realización preferida

Con respecto a la Figura 1, se muestra un sistema de detección 1, adecuado para la detección de un componente fluido en un fluido multi-componente. En una realización preferida, el fluido multi-componente incluye un oxidante gaseoso. Por ejemplo, el fluido multi-componente es un vapor esterilizante, que comprende vapor de peróxido de hidrógeno generado a partir de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno. Preferentemente, la solución de peróxido de hidrógeno tiene una concentración de peróxido de hidrógeno de entre el 5-95% en peso, y preferentemente, de entre aproximadamente el 30-40% en peso, siendo el resto agua.

Aunque las palabras "esterilizante" y "descontaminador microbiano" y términos similares se usan intercambiablemente, se entenderá que el sistema y el procedimiento mostrados son aplicables a todos los niveles de descontaminación microbiológica, incluyendo la esterilización, la desinfección, la sanitización y los procesos similares. Los ítems para su descontaminación microbiana incluyen instrumentos médicos, dentales, forenses o farmacéuticos, que pueden estar contaminados con microorganismos depositados sobre los instrumentos durante un procedimiento quirúrgico, y dispositivos previstos como implantes quirúrgicos que requieran esterilización terminal después de completarse el proceso de fabricación, aunque se contemplan otros ítems para su descontaminación microbiana. La descontaminación microbiana también pretende incluir la destrucción o inactivación de otras especies biológicas dañinas, tales como los priones.

El término "descontaminar" también pretende abarcar la descontaminación química de artículos, tales como la destrucción de sustancias químicas peligrosas por medio de oxidantes gaseosos, particularmente de agentes nerviosos o abrasivos, concretamente gases nerviosos y sus residuos. Los gases nerviosos incluyen el N-etil, el cianidato N dimetil fosforamino (conocido comúnmente como Tabun o agente GA), el fosfonofluoridato isopropil metil (Sarin o agente GB), fosfono-tiolato o-etil-S-(2-diisopropilaminoetil) metil (agente VX). Artículos, como ropa o vehículos, o habitaciones enteras u otros recintos que se hayan contaminado con tales agentes químicos pueden descontaminarse mediante los procesos descritos aquí. Se apreciará que la descontaminación tanto química como microbiana puede llevarse a cabo en un único proceso, en el que el oxidante gaseoso, por ejemplo, el vapor de peróxido de hidrógeno, tenga propiedades de descontaminación tambo química como microbiana.

El sistema de detección 1 incluye un detector o sonda 10, preferentemente un detector del infrarrojo medio (MIR), que se usa para detectar la concentración de uno o más de uno de los componentes de un fluido, tal como un componente gaseoso de un vapor esterilizante multi-componente o un componente en un líquido. Por infrarrojo medio, se entiende que el detector detecte una longitud de onda o intervalo de longitudes de onda dentro el intervalo de entre aproximadamente 2-10 micrómetros (micras), por ejemplo, 2000-10000 nanómetros. Preferentemente, para la detección de peróxido de hidrógeno, el detector 10 detecta longitudes de onda en la región de un pico del peróxido de hidrógeno, siendo la región una en la que el agua no muestre una absorción significativa. Se apreciará, sin embargo, que la elección de la longitud de onda depende del componente o de los componentes que se detectan y de la presencia o ausencia de picos interfirientes de otros componentes del fluido multi-componente. Se contemplan también detectores que detecten en la región del infrarrojo cercano (NIR), o en otras regiones del espectro electromagnético. El término "luz" se usa aquí para abarcar tanto las partes visibles como no visible del espectro electromagnético, incluyendo las longitudes de onda de IR.

El detector está adaptado para su uso en sistemas estáticos y de flujo directo a presiones atmosféricas, sub-atmosféricas o super-atmosféricas. En un sistema atmosférico, el fluido multi-componente puede transportarse sobre un gas portador, tal como el aire. Pueden usarse también otros portadores de gas inertes, tal como el oxígeno, el nitrógeno o el helio. En una cámara de esterilización de alto vacío, la presión interna se encuentra preferentemente dentro del intervalo de aproximadamente 0,13-13 mbar.

Cuando el vapor de peróxido de hidrógeno es el vapor esterilizante usado, la concentración de vapor de peróxido de hidrógeno se encuentra preferentemente cerca de o en el nivel de saturación del vapor, siempre y cuando la condensación y la saturación se eviten.

Se contempla que puedan usarse otros esterilizantes gaseosos en el sistema, solos o en combinación con agua o gases portadores, y que se sometan al procedimiento aquí descrito. Ejemplos de esterilizantes gaseosos incluyen óxidos de halógenos, tales como dióxido de cloro, óxidos de alcano, tales como óxido de etileno, alcoholes, tales como etanol, perácidos, tal como el ácido peracético, ozono, lactamas, tal como lactamas de \beta-propilo, y mezclas de esterilizantes, tales como mezclas de peróxido de hidrógeno / ácido peracético / agua, mezclas de óxido de etileno / agua, y mezclas similares. Para los propósitos de descripción de las realizaciones preferidas del sistema de flujo directo, el gas portador y el vapor esterilizante considerados serán, respectivamente, el aire y el peróxido de hidrógeno en fase de vapor generado a partir de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno. Así pues, el vapor de agua estará presente en concentraciones variables dentro de la cámara de esterilización.

La sonda de detección 10 está montada dentro de un recipiente 12, tal como una cámara de esterilización, o en alguna parte de un sistema de esterilización 14 que está en comunicación fluida con la cámara de esterilización 12. La sonda mide la absorbancia de un o más de un componente, por ejemplo, los vapores de esterilizante, dentro de la cámara o del sistema. Las medidas de absorbancia se usan para calcular una concentración (o un parámetro relacionado con la concentración) del componente del vapor. Las medidas se usan para el control realimentado de las condiciones dentro de la cámara. Por ejemplo, mediante el control de al menos la temperatura del vapor o de la tasa de introducción del componente dentro de la cámara o de la concentración de un componente dentro del vapor multi-componente o de la concentración de un segundo componente dentro del vapor multi-componente o de la presión del vapor multi-componente dentro de la cámara, se mantienen las condiciones seleccionadas dentro de la cámara, o se varía el tiempo de exposición (el intervalo de tiempo que pasa un ítem para su esterilización en contacto con el vapor) para alcanzar las condiciones óptimas de esterilización.

En el sistema de detección 1, la absorbancia detectada por medio de la sonda se transmite desde la sonda 10 hasta un microprocesador 16 programado para calcular la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno dentro de la cámara de esterilización. La salida del microprocesador se da preferentemente en forma de una señal digital. Preferentemente, el microprocesador se ha reprogramado con valores de calibración derivados de experimentos controlados para la calibración del instrumento con concentraciones conocidas de vapor de peróxido de hidrógeno dentro del vapor multi-componente. Un único microprocesador 16, tal como un ordenador personal (PC), recibe preferentemente señales desde varias de dichas sondas 10, colocadas en posiciones adecuadas A, B, C alrededor de la cámara 12 o en cualquier punto del sistema 14.

En respuesta a la señal recibida desde las sondas 10, el microprocesador 16 controla el funcionamiento del sistema 14 para alcanzar las condiciones de esterilización preseleccionadas dentro de la cámara 12. En concreto, el microprocesador controla la apertura y el cierre de una válvula de inyección de peróxido de hidrógeno líquido 20 que regula el flujo de peróxido de hidrógeno líquido hacia un vaporizador 22, de forma que se mantenga una concentración óptima de vapor de peróxido de hidrógeno dentro de la cámara de esterilización.

En la realización preferida, un depósito de esterilizante líquido 24 contiene un suministro masivo del esterilizante líquido, una mezcla líquida de peróxido de hidrógeno y agua. El líquido del depósito 24 es preferentemente una solución acuosa de peróxido de hidrógeno de entre el 3 y el 98% en peso, preferentemente, del 10-50% de peróxido de hidrógeno en peso, y, preferentemente, del 30-35% de peróxido de hidrógeno en peso. Partes alícuotas (o una alimentación continua) de líquido se envían y miden desde el depósito 24 a través de la válvula 20 y hacia el vaporizador 22 por medio de una línea de suministro de esterilizante 26.

Con referencia continuamente a la Figura 1, los ítems para su esterilización y descontaminación química se cargan dentro de la cámara de esterilización 12 o se introducen a través de un sistema de transporte (no mostrado). Alternativamente, la cámara 12 es un contenedor, tal como una caja de guantes, que necesita esterilizarse. Los ítems pueden incluir instrumentos médicos, dentales, forenses o farmacéuticos, dispositivos previstos como implantes quirúrgicos y elementos similares. La cámara de esterilización 12 recibe un suministro de un vapor formado a partir del esterilizante líquido contenido dentro del depósito de esterilizante líquido 24.

Un controlador-microprocesador 30 controla la apertura y el cierre selectivos de la válvula 20. Un conector eléctrico 32 conecta el controlador-microprocesador 30 con la válvula 20. El microprocesador 16 y el controlador 30 se muestran en la Figura 1 como componentes separados, unidos por medio de un conector 34. Se apreciará, sin embargo, que los dos microprocesadores 16 y 30 pueden reemplazarse por un único controlador microprocesador. Los microprocesadores 16 y 30 componen juntos un sistema de control para el sistema 14.

El vaporizador 22 está equipado con una superficie caldeada 36. La cantidad alícuota completa del líquido esterilizante (esterilizante y agua) se vaporiza al instante en el vaporizador 22 para formar un vapor esterilizador, de forma que la composición relativa del esterilizante vaporizado sea sustancialmente la misma que la del líquido esterilizante a partir del que se vaporiza. El esterilizante vaporizado pasa desde el vaporizador a lo largo de una línea de admisión de vapor 38 y a través de un puerto de admisión 40 hasta el interior de la cámara de esterilización 12.

La Figura 1 muestra un sistema de esterilización de flujo directo 14, aunque se apreciará que el detector puede también usarse en sistemas estáticos. En un sistema de flujo directo, un gas portador fluye continuamente desde una fuente de gas portador 44 a través de una línea de admisión o tubo 46 hasta el vaporizador 22. El gas portador y el esterilizante vaporizado se combinan dentro del vaporizador, y el gas portador y el vapor esterilizante combinados pasan a través del puerto de admisión 40 hasta el interior de la cámara de esterilización 12. La fuente de gas portador 44 puede ser un compresor (por ejemplo, en el caso del aire), o un cilindro o tanque de gas comprimido. O, para sistemas que funcionan a presiones de manómetro negativas, puede permitirse la entrada del aire a presión atmosférica según una tasa seleccionada. El flujo del gas portador hacia el sistema se regula por medio de una válvula de admisión de gas portador 48. Una bomba 50 se usa opcionalmente para bombear el vapor hacia o desde el interior de la cámara.

El sistema 14 mostrado en la Figura 1 es un sistema recirculante, aunque también están contemplados sistemas de una sola pasada. El flujo de gas portador recirculante y de vapor esterilizante a través de un camino de flujo de retorno y a lo largo de una línea de fluido 52 se controla por medio de una válvula de control de flujo recirculante 54. En el caso de un sistema recirculante, las válvulas 54 y 48 funcionan preferentemente bajo el control de una parte de control de proceso del controlador-microprocesador 30 o del controlador 16, que se comunican a través de los conectores eléctricos 56 y 58.

Con respecto aún a la Figura 1, el gas portador de entrada pasa preferentemente a través de un filtro estéril 60 en la línea de admisión 46 y puede secarse opcionalmente mientras pasa a través de un secador de gas portador 62. En un sistema recirculante, el secador puede también funcionar para controlar el contenido en agua del gas portador recirculante. El secador 62 puede funcionar bajo el control del controlador-microprocesador 30 o del controlador 16, comunicados a través de un conector eléctrico 64.

En la realización de la Figura 1, el gas portador y el vapor usado salen de la cámara de esterilización 12 por medio de un puerto de expulsión 68, y pasan a lo largo del camino de flujo de retorno a través de la línea 52, a través de un dispositivo de descomposición catalítica 70, y a través del calentador / secador 62 para su calentamiento o secado. El camino de flujo de retorno une la línea de admisión de gas portador 46 y el calentador / secador 62. Se hace entonces recircular el gas portador a través del sistema de flujo directo en circuito cerrado.

El sistema de flujo directo puede también funcionar como un sistema abierto, mediante el cierre de la válvula 54 y la apertura de una válvula 74 en una línea de expulsión 76, con lo que se extrae el gas portador desde la cámara 12 hacia la atmósfera. Preferentemente, el funcionamiento de la válvula 74 está controlado por medio del controlador-microprocesador a través de un conector eléctrico 78, como se muestra en la Figura 1. El dispositivo de descomposición catalítica 70 funciona para descomponer cualquier vapor esterilizante remanente en subproductos inocuos, dejando el gas portador recirculante libre de esterilizante, con lo que se necesita un nuevo suministro de vapor esterilizante para alcanzar la concentración seleccionada. Alternativamente, el gas portador puede recircular con la carga de vapor esterilizante remanente, y, en este caso, se añadirá una cierta cantidad de vapor esterilizante, sólo lo suficiente para reponer el vapor esterilizante hasta su concentración seleccionada.

Si el aparato mostrado en la Figura 1 se hace funcionar como un sistema de esterilización de alto vacío, el aparato de gas portador descrito hasta ahora puede o bien no usarse y aislarse de la línea de admisión 46 mediante una válvula 80 conectada al controlador microprocesador 30 por medio de una conexión 81, o bien no ser parte del aparato en absoluto. En esta realización, las válvulas 54 y 80 permanecen cerradas en todo momento, excepto para abrir el sistema a la atmósfera externa y liberar el alto vacío.

El puerto de expulsión 68, en una realización de alto vacío de la Figura 1, así como en la realización de flujo directo, está unido primero al dispositivo de descomposición catalítica 70, desde ahí a una bomba de vacío (no mostrada) a través de la línea de expulsión 76. La bomba de vacío crea el alto vacío seleccionado para tal realización. Como en otras realizaciones, el dispositivo de descomposición catalítica 70 descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

Si la sonda de detección 10 se usa con un sistema de flujo directo cerrado, el uso del dispositivo de descomposición catalítica 70 es opcional. Como el sistema detector 1 puede detectar la concentración de peróxido de hidrógeno u otros gases esterilizantes en tiempo real, sólo necesita añadirse el vapor suficiente a la cámara para mantener la concentración seleccionada de peróxido de hidrógeno u otro vapor esterilizante dentro de la cámara de esterilización 12.

La cámara de esterilización 12 está equipada preferentemente con un calentador 82, para proporcionar calor según se necesite para las esterilizaciones llevadas a cabo a temperaturas por encima de la temperatura ambiente. El calentador 82 funciona bajo el control del controlador-microprocesador 30, a través de un conector eléctrico 84. Alternativa y adicionalmente, el gas portador puede caldearse antes de su introducción tanto en el sistema completo como en la cámara de esterilización 12.

El controlador-microprocesador 30, como se muestra en la Figura 1, está conectado preferentemente a través de los conectores eléctricos 86, 88 a una pluralidad de detectores 90, 92, dispuestos en la cámara de esterilización 12, además de a la sonda de detección 10. Estos detectores proporcionan información sobre, por ejemplo, la temperatura, la presión, la humedad y otras condiciones relevantes en el interior de la cámara 12. Esta información se usa en la parte de microprocesador del controlador-microprocesador 30 de acuerdo con su programación para proporcionar el control del funcionamiento del sistema de esterilización a través de la parte de control del controlador-microprocesador 30.

El sistema de la reivindicación 1 puede usarse para la descontaminación química de ítems, aunque se debe apreciar que todos los gases que abandonan la cámara pasan preferentemente a través de un proceso de tratamiento adicional para asegurarse de que todos los agentes químicos peligrosos se extraen antes de liberar los gases a la atmósfera. Preferentemente, un proceso de única pasada se usa para asegurarse de que los materiales peligrosos no recirculan. Adicionalmente, detectores (no mostrados) en la línea de expulsión 76 detectan las trazas mínimas de materiales peligrosos que puedan permanecer y el controlador recibe instrucciones para continuar el proceso de descontaminación hasta que al menos el nivel de materiales peligrosos en el vapor de expulsión se reduzca hasta un nivel de seguridad.

Con respecto también a la Figura 2, se muestra una primera realización de una sonda de detección 10. La sonda de detección 10 incluye una parte de recepción 94, que incluye un sistema de detección 96. La sonda también incluye una parte de transmisión 98, que incluye una fuente de radiación 100, tal como una fuente de IR. Un colimador 101, tal como un espejo parabólico, proporciona un rayo colimado D de radiación IR. El sistema de detección 96 y la fuente de radiación 100 de las Figuras 1 y 2 están localizados dentro de la cámara 12. Alternativamente, la fuente y el detector están localizados fuera de la cámara 12 y están conectadas con la misma por medio de cables de fibra óptica o similares, según se comenta con mayor detalle más adelante. El sistema de detección 96 y la fuente de radiación 100 están separados entre sí por un espacio a través del cual pasa el vapor. En la realización de la Figura 1, un cuerpo hueco 102 actúa tanto como un posicionador para mantener el alineamiento de la parte de transmisión 98 y la parte de recepción 94, como un escudo para evitar que los objetos del interior de la cámara de esterilización 12 obstruyan el camino de la energía 104 entre las partes de transmisión y de recepción del detector. El cuerpo 102 comprende una pluralidad de aberturas 106, tales como ranuras, agujeros u otras perforaciones, a través de las cuales el vapor de esterilización que se mide puede pasar libremente. Las aberturas 106 permiten el paso y el intercambio libre del vapor de esterilizante hacia y desde el camino 104 del rayo de radiación, con lo que el vapor esterilizante que interactúa con la radiación es representativo del que está presente en la cámara de esterilización 12. Preferentemente, las aberturas 106 en el cuerpo 102 tienen el máximo tamaño posible de forma que permitan al vapor esterilizante pasar libremente, pero de forma consistente con la evitación de que los objetos de la cámara de esterilización 12 obstruyan el camino de energía 104. El cuerpo también proporciona rigidez al sistema para minimizar la vibración y mantener la alineación óptica. Las aberturas están preferentemente configuradas de forma que se evite que la luz extraviada incida sobre el sistema de detección 96. Por ejemplo, las aberturas 106 están configuradas como espacios entre tablillas 107, como se muestra en la Figura 13.

Preferentemente, se usan dos o más sondas de detección 10, por ejemplo, en las posiciones A, B y/o C (Figura 1). La posición A tiene la sonda de detección 10 montada de forma adyacente al puerto de admisión 40. Dado que la posición A es la más cercana al puerto de admisión 40, puede producir las lecturas más elevadas de concentración de peróxido de hidrógeno. La posición B tiene la sonda de detección en una posición intermedia entre el puerto de admisión 40 y el puerto de expulsión 68. La posición B puede ser la más cercana a la carga que se esteriliza, y la concentración de peróxido de hidrógeno puede ser más representativa de la concentración experimentada por parte de la carga. La posición C tiene la sonda de detección en la línea de retorno 52. Esta posición puede producir las lecturas más bajas para la concentración de peróxido de hidrógeno, pero, si es deseable mantener un umbral mínimo de concentración de peróxido de hidrógeno, esta posición debería dar los resultados más precisos. La colocación real de la(s) sonda(s) de detección 10 puede determinarse mejor por parte del usuario teniendo en cuenta la aplicación exacta para la cual se use el sistema de esterilización. Se puede montar más de una sonda de detección 10 en el interior del sistema, y el microprocesador puede estar programado para seleccionar solamente una o más de una sonda de detección 10 cuando se usa una pluralidad de sondas de detección.

Todas las partes de la sonda de detección 10 y del sistema completo que entran en contacto con el peróxido de hidrógeno están hechas preferentemente de un material que sea tanto inerte al peróxido de hidrógeno como no absorbente o adsorbente de peróxido de hidrógeno. De acuerdo con esto, el cuerpo 102 está hecho preferentemente de acero inoxidable pasivado y pulido electrolíticamente o de aluminio pasivado. Otros materiales que no interactúan deletéreamente con el peróxido de hidrógeno incluyen vidrio, politetrafluoroetileno (PTFE, Teflón^{TM}) y viton. Preferentemente, el cuerpo 102 tiene unas aberturas en cada extremo para asegurar la unión de la parte de transmisión y de la parte de recepción. El cuerpo es preferentemente de forma prismática y tiene una sección transversal angular, tal como una sección transversal octogonal, hexagonal o cuadrada. El sistema de detección 96 y la parte de transmisión 98 están conformados convenientemente para su recepción dentro de los extremos abiertos opuestos del cuerpo. El cuerpo angular reduce la posibilidad de que el cuerpo 102 ruede si se quita del esterilizador y se coloca sobre una superficie plana, lo que podría causar daños a los componentes sensibles de la sonda 10. Preferentemente, el cuerpo 102 incluye unos medios para mantener el elemento de transmisión y el elemento de recepción en la alineación adecuada, de forma que se maximice la fuerza de la señal entre los mismos. La sonda de detección 10 puede también incluir espejos y/o lentes para focalizar y realinear los rayos de radiación transportados entre el elemento de transmisión y el elemento de recepción.

El microprocesador 16 está preferentemente programado para calcular la concentración de peróxido de hidrógeno dentro de la cámara de esterilización 12 basándose en la información transmitida por la parte de recepción 94. El microprocesador 16 está conectado funcionalmente al controlador-microprocesador 30. Se entenderá que el microprocesador 16 puede estar combinado con la parte de microprocesador del controlador-microprocesador 30 en un único microprocesador, y que la salida de este único microprocesador proporcionará a su vez señales a un controlador. Si los microprocesadores están combinados, la salida proporciona preferentemente una señal digital, por ejemplo un flujo de datos binarios, directamente a un controlador a través de una interfaz o conexión digital para controlar el funcionamiento de la cámara de esterilización 12 de una forma similar a la descrita para la salida del controlador-microprocesador 30.

El controlador 30 y/o el microprocesador 16 controlan preferentemente algunos o todos los siguientes parámetros: el calor aplicado al calentador de la cámara, las tasas de flujo del gas portador, el tiempo de exposición de los ítems, la composición del líquido esterilizante para su inyección en el vaporizador, y otros aspectos del sistema 14 para asegurar que se mantienen unas condiciones de esterilización óptimas y para asegurar que los ítems que se esterilizan están expuestos durante un tiempo suficiente como para alcanzar su esterilización. Estos cambios pueden hacerse en tiempo real, usando los valores calculados o recibidos de la concentración de esterilizante, de la concentración de agua, de la presión, de la temperatura y parámetros similares, y haciendo ajustes, según sea necesario para mantener los valores seleccionados o para optimizar las condiciones de esterilización. Por ejemplo, el controlador 16 puede registrar una caída brusca de temperatura en la cámara y, en respuesta, reducir temporalmente la admisión de vapor para evitar la condensación, y alargar el tiempo de exposición para compensar esto.

Alternativamente, el microprocesador 16 está programado para recibir datos desde la sonda de detección 10, y para calcular a partir de los mismos la concentración de vapor esterilizante dentro de la cámara de esterilización 12. En esta realización, el controlador-microprocesador 30 está programado para recibir los valores de concentración del vapor esterilizante determinados por parte del microprocesador 16, y la temperatura, la presión, la humedad y otros parámetros de la cámara de esterilización 12 disponibles. El microprocesador 16 puede también estar programado para calcular las cantidades de vapor esterilizante necesarias para su adición al fluido esterilizante o a la cámara de esterilización 12, y para enviar una señal al controlador-microprocesador 30 a través del conector 34 para que la inyección de líquido esterilizante dentro del vaporizador 22 produzca de esta forma el vapor esterilizante.

La fuente de IR 100 y el sistema de detección de IR 96 son respectivamente capaces de producir y cuantitativamente detectar la radiación de IR al menos en una longitud de onda seleccionada. La fuente de IR es preferentemente una fuente multi-cromática capaz de proporcionar radiación sustancialmente a la(s) longitud(es) de onda seleccionada(s) o a lo largo de un intervalo o espectro de longitudes de onda. El sistema de detección de IR es preferentemente capaz de detectar la fuerza tanto de la señal de retorno como de la señal transmitida, y de proporcionar esta información al microprocesador 16.

La salida de la fuente de radiación 100 se dirige, de forma opcional, primero por medio de un cable de transmisión de fibra óptica, a través de los vapores contenidos en la cámara de esterilización 12. La radiación no absorbida por el vapor multi-componente se transmite, de forma opcional por medio de un cable de recepción de fibra óptica, hasta el sistema de detección de IR 96.

Con respecto a las Figuras 3A, 3B y 3C, se ha encontrado que, dentro del intervalo del IR medio, el peróxido de hidrógeno y el agua producen picos distintamente separados. A modo de ejemplo, se hicieron gráficas a lo largo del intervalo de longitudes de onda de 2,5-9,5 micrómetros. La Figura 3A es una gráfica para una mezcla de vapor del 50% de peróxido de hidrógeno y del 50% de agua. La Figura 3B es una gráfica para el vapor de agua pura (aunque, desafortunadamente, en este ejemplo quedó una pequeña cantidad de peróxido de hidrógeno en el sistema según se ve en el barrido mezclado). La Figura 3C demuestra cómo el peróxido de hidrógeno puede separarse del agua mediante la sustracción de la gráfica de la Figura 3B de la de la Figura 3A. Puede verse un pico mezclado de peróxido de hidrógeno y agua aproximadamente entre 2,5 y 3 micras. Se observa un pico para el dióxido de carbono en aproximadamente 4-4,5 micras, dado que éste no se excluyó del sistema. Los picos del agua se observan entre aproximadamente 5 y 7,5 micras. Más allá de aproximadamente 7,5 micras (específicamente, entre aproximadamente 7,5 micras y 8,4 micras) se encuentran los picos de peróxido de hidrógeno acoplados. Como puede verse en la Figura 3B, en esta región existe una pequeña absorción, o casi no existe, debida al agua de forma que la respuesta se debe casi totalmente al peróxido de hidrógeno. Así pues, no se necesitan complejas técnicas de sustracción para determinar el peróxido de hidrógeno presente en el caso de usar esta región del espectro. Puede asumirse que la respuesta completa se debe al peróxido de hidrógeno.

Así pues, mediante la selección de una longitud de onda o de un intervalo de longitudes de onda de detección en la región del pico de peróxido de hidrógeno de 7,5-8,4 micras, puede detectarse el pico del peróxido de hidrógeno sin necesidad de detectar tanto un pico de peróxido de hidrógeno predominante como un pico de agua predominante y después sustraer la contribución del agua del pico del peróxido de hidrógeno. Se apreciará, sin embargo, que si se selecciona una longitud de onda donde exista algún solapamiento entre los picos de los componentes, puede usarse un procedimiento de sustracción para eliminar la contribución del agua, o la de un componente seleccionado, de la del componente esterilizante seleccionado.

Las Figuras 4A, B y C muestran la región del espectro entre 5 y 9 micras correspondiente a las gráficas 3A, B y C. En una realización preferida, el detector detecta el agua mediante el uso de la región W entre aproximadamente 5,2 y 7,2 micras (o bien mediante integración del espectro completo en este intervalo o bien mediante la selección de un o más de un intervalo más estrecho en la región de los picos). Preferentemente, el detector detecta el peróxido de hidrógeno en la región entre aproximadamente 7,5 y 8,4 micras (o bien mediante integración del espectro completo en este intervalo o bien mediante la selección de un o más de un intervalo más estrecho, por ejemplo, entre aproximadamente 7,75 y 8,1 micras).

Con respecto una vez más a la Figura 2, la parte de transmisión 98 incluye una carcasa o caja 108 en la que se monta la fuente de radiación de IR 100. Preferentemente, una fuente de luz modulada 110 hace que una fuente de radiación modulada 100 emita un rayo de luz modulada (en pulsos de conexión / desconexión) a lo largo de un intervalo de longitudes de onda, que abarca preferentemente el intervalo de entre aproximadamente 5 a 9 micras (5000-9000 nm), que pasa a través de una ventana 112 sobre la carcasa y permeable al IR y a través del vapor dentro del cuerpo hueco 102 para su detección. La radiación de IR que no se absorbe por parte del vapor pasa a través de una ventana 116 hasta una carcasa o caja 118 del sistema de detección que contiene la sonda de detección 112. Aunque se contemplan también fuentes de luz no modulada, una fuente modulada proporciona un medio al controlador para rechazar el ruido de fondo.

Las cajas 108, 118 pueden estar montadas dentro de la cámara 12 o en otra parte del sistema. O pueden estar colocadas fuera de la cámara, con la ventana 116 colocada en una abertura sobre la pared de la cámara, de forma que reciba el rayo D. O la ventana puede estar conectada con un tubo de luz, tal como un cable de fibra óptica, que lleve el rayo D desde la cámara hasta la ventana.

La radiación de IR pasa después a través de un sistema de filtrado óptico 120 que filtra las longitudes de onda que estén fuera de la región de interés. En una realización, el sistema de filtrado 120 comprende varias partes de filtro 120A, 120B, 120C y 120D (cuatro se muestran en la Figura 2, aunque también se contempla que puedan usarse menos o más de cuatro partes de filtro). Cada parte de filtro es selectiva para (esto es, transmisiva para) una longitud de onda o intervalo de longitudes de onda concretos del espectro del IR medio. La luz de IR filtrada desde cada una de las cuatro partes de filtro recae sobre un detector correspondiente 122, 124, 126, 128, dispuestos para recibir la luz solamente desde la parte de filtro correspondiente. Cada detector es sensible a una longitud de onda o a un intervalo de longitudes de onda que abarquen al menos una parte del intervalo de longitudes de onda transmitidas por la parte de filtro correspondiente. Se apreciará que los detectores pueden ser sensibles a intervalos de longitudes de onda sustancialmente más amplios que los transmitidos por sus correspondientes filtros, dado que solamente se detectarán las longitudes de onda correspondientes. Alternativamente, los detectores son sensibles a una banda de longitudes de onda más estrecha que las partes de filtro, realizando los detectores la selección primaria de longitudes de onda en este caso. Si los detectores son suficientemente sensibles, las partes de filtro 120 A, B, C y D pueden reemplazarse por un único filtro 120 que filtre toda la luz recibida por los detectores, o el sistema de filtrado 120 puede eliminarse totalmente. En todos los casos, la parte de filtro, su correspondiente detector, o una combinación de parte de filtro y detector son selectivos para una longitud de onda o intervalo de longitudes de onda concretos.

El primer detector 122 es sensible a la radiación de un intervalo de longitudes de onda \lambda_{1}, transmitido por la primera parte de filtro 120A. El intervalo \lambda_{1} corresponde preferentemente a la totalidad o a una parte del amplio intervalo L del peróxido de hidrógeno de la Figura 4 (por ejemplo, entre aproximadamente 7,5-8,4 micras o una parte de este intervalo). Un segundo detector 124 es sensible a la radiación de un intervalo de longitudes de onda \lambda_{2}, que está preferentemente separado de \lambda_{1}, y corresponde al intervalo del agua (por ejemplo, entre aproximadamente 5,2-7,2 micras). Un tercer detector 126 es sensible a la radiación de un intervalo de longitudes de onda \lambda_{3}, que está separado de \lambda_{1} y \lambda_{2} y corresponde a un intervalo en el que ni el peróxido de hidrógeno ni el agua absorben (por ejemplo, desde aproximadamente 4,2-4,6 micras). Este detector puede usarse como una referencia para determinar la intensidad de la luz transmitida y que se usa después para normalizar la señal procedente de los otros detectores frente a las fluctuaciones en la intensidad de la fuente de luz. Los valores de absorbancia se calculan después según el logaritmo del cociente de la intensidad normalizada antes de que el vapor esterilizante sea introducido frente a la intensidad normalizada en presencia del vapor esterilizante, esto es:

Absorbancia = (I_{1}/I_{2})/(I_{3}/I_{4})

donde

I_{1} = intensidad de la luz antes de la introducción del vapor esterilizante en \lambda_{1};

I_{2} = intensidad de la luz antes de la introducción del vapor esterilizante en \lambda_{3};

I_{3} = intensidad de la luz en presencia del vapor esterilizante en \lambda_{1}; e

I_{4} = intensidad de la luz en presencia del vapor esterilizante en \lambda_{3}.

El cuarto detector 128 actúa opcionalmente como una segunda referencia. Preferentemente, uno de los detectores de referencia 126 detecta un intervalo de longitudes de onda por debajo de los picos del agua y del peróxido de hidrógeno, mientras que el otro 128 detecta un intervalo por encima del pico. Alternativamente, se omite la segunda referencia.

En otra realización, el primer detector 122 detecta longitudes de onda que cubren la totalidad o sustancialmente la totalidad del intervalo L de longitudes de onda del pico del peróxido de hidrógeno (por ejemplo, entre aproximadamente 7,5-8,4 micras), mientras que el cuarto detector 128 detecta una parte más estrecha del pico del peróxido de hidrógeno correspondiente al intervalo H de longitudes de onda (por ejemplo, entre aproximadamente 8,25-8,3 micras), que se encuentra preferentemente alejado del pico. En esta realización, el controlador usa señales desde uno u otro de los detectores 122, 128 dependiendo de si la concentración de peróxido de hidrógeno es alta o baja.

Por ejemplo, el sistema detector 1 integra el intervalo completo entre aproximadamente 7,5 y aproximadamente 8,4 micras, como se ilustra por medio del bloque L (o un intervalo que abarca uno o más de uno de los picos) para detectar concentraciones de peróxido de hidrógeno que sean relativamente bajas (por ejemplo, entre aproximadamente 0,001 mg/L y 0,1 mg/L, por ejemplo, aproximadamente 1-100 ppm). Cuando la concentración de peróxido de hidrógeno es alta (por ejemplo, entre aproximadamente 0,1-30 mg/L), el detector usa el intervalo más estrecho (o de menor absorbancia) ilustrado por medio del bloque H, que se encuentra preferentemente lejos de la región del pico P. En la región H, la señal del peróxido de hidrógeno, esto es, la absorbancia total, es mucho más débil (quizá aproximadamente el 10% o menos de la fuerza de la señal en el bloque L). Preferentemente, como se muestra en la Figura 4, el intervalo seleccionado para altas concentraciones se encuentra hacia el extremo superior del intervalo, por ejemplo, entre aproximadamente 8,25 y 8,35 micras, donde el agua muestra poca o ninguna absorción. En términos cuantitativos, una concentración dada de peróxido de hidrógeno proporciona una señal de absorbancia en el intervalo de longitudes de onda del bloque de baja concentración L que es al menos dos veces, preferentemente al menos diez veces, el de la absorbancia correspondiente al bloque de concentración alta H, y preferentemente al menos 20 veces la de la señal de absorbancia en el bloque H, aunque la relación preferida dependerá del intervalo de concentraciones que se detecten. Como puede verse en la Figura 4, los intervalos seleccionados para los niveles altos H y bajos L del peróxido de hidrógeno pueden solaparse, o pueden estar separados entre sí. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 4, la absorbancia del peróxido de hidrógeno en \lambda_{1} puede ser entre aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20 veces o más que la absorbancia en \lambda_{4}. El cuarto detector 128, en esta realización, es sensible a un intervalo estrecho \lambda_{4} (por ejemplo, entre aproximadamente 8,25-8,3 micras), que puede estar separado de, o solaparse con \lambda_{1}, correspondiente con el bloque H de la Figura 4.

En todas las realizaciones precedentes, los detectores 122, 124, 126 y 128 están preferentemente suficientemente separados de la ventana 116, de forma que no estén afectados o no estén sustancialmente afectados por IR extraviados, por ejemplo, resultantes de un cuerpo caliente, tal como una persona que se desplace en la proximidad del sistema de detección 96. Esto es, la caja 118 funciona como un colimador para bloquear el que la radiación axial alcance el detector. Cuanto más largo sea el colimador, menor será el campo de visión. Opcionalmente, también se contemplan aspas de colimador adicionales, por ejemplo, un colimador con forma de + entre los elementos de detección. Cuanto más juntas se encuentren las aspas, más estrecho será el campo de visión. Además, mientras el sistema de filtrado 120 se muestra como separado de los detectores, el sistema de filtrado es preferentemente muy próximo o se encuentra en contacto con los detectores, de forma que haya poca o nada de luz de una parte de filtro que se reciba en un detector que no sea su detector correspondiente.

Como se muestra en la Figura 5, los detectores 122, 124, 16, 128 están depositados sobre un soporte común o sustrato 130, tal como un encapsulado de silicio o una malla cerámica. Por ejemplo, los detectores están dispuestos en forma de cuadrado, ocupando cada detector una esquina del cuadrado.

Con respecto también a la Figura 6, las señales eléctricas procedentes de cada detector 122, 124, 126, 128 se transmiten a través de diversos caminos eléctricos hasta un controlado embebido 140, montado sobre o dentro del sustrato 130. La circuitería 132, 134, 136, 138 para transmitir la señal al controlador embebido 140 es la misma para cada detector, y por conveniencia se describirá con respecto al detector 122. Preferentemente, un filtro paso alto RC 142 elimina cualquier componente de corriente continua de la señal. Un preamplificador 144 amplifica la señal. El controlador embebido 140 puede estar configurado para aceptar señales analógicas. Preferentemente, un conversor analógico digital 146 se usa para convertir la señal filtrada y amplificada en una señal digital.

El controlador embebido envía las señales desde cada uno de los cuatro detectores 122, 124, 126, 128 hasta el controlador 16, a través de un conector eléctrico 147, que está conectado con una interfaz de bus 148 y un bus 150. El controlador recibe las cuatro señales y las analiza en secuencia, aunque no necesariamente en el orden ilustrado en la Figura 6. El controlador 16 también recibe señales desde la fuente de luz a través de un conector eléctrico 152. El controlador usa la frecuencia de modulación de la fuente de luz en sus cálculos para eliminar el ruido de fondo. El controlador embebido 140 puede usarse tanto para recibir las señales desde los detectores 122, 124, 126, 128 como para controlar la modulación de la fuente de luz 100. O bien el controlador embebido o bien el controlador 16 realizan el análisis para convertir las señales del detector en información de concentración.

Una ventaja de esta realización es que no necesita piezas móviles, lo que reduce la posibilidad de costes de mantenimiento. Sin embargo, si el tamaño o el coste de los detectores son un factor que tener en cuenta, pueden preferirse otras realizaciones que usen menos detectores.

Con respecto ahora a la Figura 7, se muestra una realización alternativa de una sonda de detección 10'. Los componentes similares se identifican con un signo prima (') mientras que los nuevos componentes reciben nuevos números. La sonda de detección incluye la parte de recepción 94' que comprende un sistema de detección 96' y una parte de transmisión 98'. La parte de transmisión incluye una fuente de radiación 100', tal como una fuente de IR, análoga a la fuente de radiación modulada 100 de la Figura 2. El sistema de detección y la fuente de radiación pueden localizarse dentro de la cámara 12 o estar conectados a la misma a través de cables de fibra óptica, o elementos similares. Con respecto a la realización de la Figura 2, el cuerpo hueco 102' actúa tanto como un posicionador para mantener el alineamiento de la parte de transmisión y la parte de recepción, como un escudo para evitar que los objetos del interior de la cámara de esterilización 12 obstruyan el camino de energía D entre las partes de transmisión y de recepción. La parte de transmisión 98' incluye preferentemente una caja (no mostrada) análoga a la caja 108. La parte de recepción incluye de forma similar una caja 118' y una ventana transmisiva de IR 116' análogas a las de la Figura 2.

El sistema de detección 96' incluye un sistema de direccionamiento 160, tal como un cierto número de divisores de haz 162, 164, 166 (se muestran tres en la Figura 7), que se usan para dividir el rayo de luz a lo largo de dos o más caminos (4 en el caso de la Figura 7). Los divisores son preferentemente ventanas de seleniuro de zinc o de germanio que reflejan un porcentaje de la luz de todas las longitudes de onda y transmiten el resto de la luz. El sistema de detección incluye un cierto número de detectores 122', 124', 126' y 128', análogos a los detectores 122, 124, 126 y 128, cada uno sensible a una longitud de onda o a un intervalo de longitudes de onda concretos. Los divisores de haz dividen de esta forma la luz, dirigiendo cada uno una parte de la luz hasta un detector separado 122', 124', 126' respectivamente. El detector final 128' recibe la luz que ha pasado sin interrupción a través de los tres divisores de haz.

Preferentemente, cada detector incluye un filtro óptico 170, 172, 174, 176 para seleccionar un intervalo de longitudes de onda predefinido. Los filtros 170, 172, 174, 176 son análogos en función a las partes de filtro 120A, 120B, 120C y 120D. Por ejemplo, el filtro 170 del primer detector 122' es selectivo para (esto es, transmite) el intervalo de longitud de onda \lambda_{1}, que se corresponde con el intervalo amplio del peróxido de hidrógeno L de la Figura 4 (por ejemplo, entre aproximadamente 7,5-8,4 micras), al cual es sensible el primer detector. El filtro óptico 172 del segundo detector 124' es selectivo para el intervalo de longitudes de onda \lambda_{2}, que se corresponde con el intervalo de longitudes de onda del agua (por ejemplo, entre aproximadamente 5,2-7,2 micras), al cual es sensible el segundo detector 124'. El filtro óptico 174 del tercer detector 126' es selectivo para el intervalo de longitudes de onda \lambda_{3}, que se corresponde con un intervalo en el que ni el peróxido de hidrógeno ni el agua absorben (por ejemplo, entre aproximadamente 4,2-4,6 micras), al cual es sensible el tercer detector 126'. Este detector puede usarse como una referencia para determinar la intensidad de la luz transmitida y que se usa después en el cálculo de los valores de absorbancia para los otros detectores (la absorbancia se mide típicamente como el cociente del logaritmo de la intensidad del detector / logaritmo de la intensidad del detector de referencia). El cuarto detector 128' es un detector de segunda referencia y sensible al intervalo estrecho \lambda_{4} (por ejemplo, entre aproximadamente 8,25-8,3 micras) respecto a la realización de la Figura 2. La caja 118' puede estar montada dentro de la cámara 12 o en otra parte del sistema 14. O puede estar colocada fuera de la cámara, con la ventana 116' colocada en una abertura de la pared de la cámara de forma que reciba el rayo D. O la ventana puede estar conectada a un tubo de luz, tal como un cable de fibra óptica, que lleve el rayo D desde la cámara hasta la ventana. La circuitería 132', 134', 136', 138', análoga a la de la Figura 2, conecta los cuatro detectores 122', 124', 126' y 128', respectivamente, con el controlador 16.

Ha de entenderse que el sistema de detección 10 de la realización de las Figuras 2 y 7 puede simplificarse omitiendo uno o más de uno de los componentes, tal como uno o más de uno de los divisores de haz (cuando estén presentes) y/o uno o más de uno de los detectores. Por ejemplo, el detector del agua 124, 124' y su divisor de haz 164, cuando estén presentes, pueden eliminarse, por ejemplo, si la concentración de agua se determina por medio de otros procedimientos. O bien uno de los detectores de los niveles altos y bajos del peróxido de hidrógeno 136, 136', 142, 142' puede eliminarse, por ejemplo, si las concentraciones del peróxido de hidrógeno que se detectan caen dentro de un intervalo bastante estrecho. Finalmente, el detector de referencia 140, 140' puede reemplazarse por algunos otros medios de establecer intensidades de referencia.

Tener un filtro 120A, 120B, 120C, 120D, 170, 172, 174,176 asociado con cada detector 122, 122', 124, 124', 126, 126', 128, 128' reduce la sensibilidad requerida para cada detector. Por ejemplo, cada uno de los detectores 122', 124', 126' y 128' son opcionalmente de idéntica configuración, usándose el filtro correspondiente para determinar las longitudes de onda concretas detectadas.

También se contemplan otros procedimientos para dirigir el rayo hasta una pluralidad de detectores. Por ejemplo, puede usarse un prisma para dividir el rayo D en luz de diferentes intervalos de longitudes de onda, con los detectores colocados de forma que reciban un intervalo de longitudes de onda seleccionado.

También se contemplan sistemas más complejos, por ejemplo, cuando hay más de dos componentes de vapor que detectar, pueden usarse detectores adicionales y divisores de haz opcionales adicionales y/o pueden medirse intervalos de longitudes de onda adicionales con el fin de obtener datos para dichos componentes. O puede ser deseable usar más de dos detectores de peróxido de hidrógeno, por ejemplo, detectores de peróxido de niveles bajo, medio y alto. Las posiciones de los detectores también pueden variarse, por ejemplo, el detector de nivel alto puede intercambiarse con el detector de nivel bajo.

Como también se apreciará, la anchura y/o las longitudes de onda de las bandas de longitudes de onda seleccionadas por los filtros 120A, 120B, 120C, 120D, 170, 172, 174, 176 pueden variarse, dependiendo de los intervalos de concentración que se espera encontrar en el sistema que se supervisa y según los componentes químicos concretos bajo investigación.

El controlador 16 recibe señales desde cada uno e los detectores 122, 124, 126, 128 ó 122', 124', 126', 128' y usa equipos de procesado de señal para determinar la concentración de peróxido de hidrógeno y/o agua en el vapor y para corregir el ruido de fondo. Cuando se usan dos detectores de peróxido de hidrógeno y la concentración del peróxido de hidrógeno es relativamente baja, por ejemplo, cuando las señales de absorción medidas por el detector de peróxido de nivel alto 128, 128' están por debajo de un nivel predeterminado (o fuera de su intervalo), el controlador ignora las señales procedentes del detector de nivel alto y usa las señales procedentes del detector de nivel bajo 122, 122'. A la inversa, cuando la concentración del peróxido de hidrógeno es relativamente alta, esto es, por encima de una concentración mínima preseleccionada, y las señales de absorción medidas por el detector de peróxido de nivel bajo 122, 122' están por encima de un nivel predeterminado (o fuera de su intervalo) el controlador ignora las señales procedentes del detector de nivel bajo y usa las señales procedentes del detector de nivel alto.

Mediante el uso de dos o más detectores, cada uno a una longitud de onda o intervalo de longitudes de onda diferentes, puede detectarse un gran intervalo de concentraciones de peróxido de hidrógeno sin necesidad de conversores complejos.

La fuente de luz modulada 100, 100' está acoplada a la electrónica de procesado de señal del controlador embebido 140 o del controlador 16 para informar al controlador de la tasa de pulsos de la señal modulada, lo que permite a la electrónica acomodarse a dichos pulsos.

Con respecto ahora a la Figura 8, se muestra una tercera realización de un sistema de detección 212. En esta realización, se emite un rayo de luz D análogo al de la primera realización por medio de una fuente de luz colimada 216. El rayo de luz viaja a través del vapor que se detecta e ingresa a través de la ventana 224 en la parte de detección. La luz se dirige por medio de un sistema de dirección 226 hacia un filtro de entre una selección de los mismos 228, 230, 232, 234 (se muestran cuatro en la Figura 9). Como se muestra en la Figura 6, el sistema de dirección incluye una primera superficie reflectora 240, tal como un espejo de enfoque cóncavo, que enfoca el rayo de luz sobre una segunda superficie reflectante o espejo curvo 242. El espejo curvo refleja la luz sobre el filtro seleccionado. También se contemplan otros sistemas para dirigir la luz sobre el filtro.

Opcionalmente, al menos un primer filtro 228 es selectivo para (esto es, transmite) la luz dentro del bloque H según se ha descrito anteriormente, y un segundo filtro 230 es selectivo para la luz dentro del bloque L, a fin de detectar el peróxido de hidrógeno a altas concentraciones y a bajas concentraciones, respectivamente. Un tercer filtro 232 (opcional) proporciona un canal de referencia, mediante la selección de una región del espectro en el que no absorba ninguna especie, con lo que se detectan los niveles de fondo. Un cuarto filtro 234 es selectivo solamente para el agua. Alternativamente, como en el caso de la realización de la Figura 7, uno de los filtros 230 actúa como un segundo filtro de referencia. Como se apreciará en la discusión de la Figura 7, pueden omitirse uno o más de uno de estos filtros, siempre que al menos se proporcione un filtro para la detección del peróxido de hidrógeno u otro componente de interés.

Como se muestra en la Figura 9, los filtros 228, 230, 232, 234 están espaciados circunferencialmente alrededor de una rueda de filtros giratoria 250. Una quinta región circunferencialmente espaciada 252 sobre la rueda se deja preferentemente llena para permitir la medida de la señal de fondo del detector. La rueda 250 es giratoria, de forma que los filtros se coloquen secuencialmente en frente de un detector 256. Un motor 258, conectado con la rueda de filtros, hace girar la rueda durante la detección. El motor se encuentra bajo el control de o tiene su velocidad giratoria supervisada por parte del microprocesador 16 a través de un conector 259. Un captor óptico 260 detecta la posición de la rueda y proporciona la información a la electrónica de procesado de señal del microprocesador 16 a través de un conector 262. Otro conector 264, que puede incluir una circuitería análoga a la circuitería 132 de la Figura 6, proporciona la información procedente del detector 256 al microprocesador 16. A partir de esta información, la electrónica de procesado de señal puede correlacionar la señal con el filtro que se esté usando en cualquier tiempo concreto. Alternativamente, el captor óptico 260 puede eliminarse y la velocidad del motor 258 se puede usar para determinar la posición de los filtros 228, 230, 232, 234. La rueda de filtros, los espejos, el detector, el motor y el captor óptico están albergados preferentemente dentro de una caja 270.

Aunque una rueda de filtros 250 es un medio conveniente para cambiar el filtro 228, 230, 232, 234, también se contemplan otros procedimientos de interposición selectiva de los filtros entre el rayo D y el detector 256. Por ejemplo, los filtros pueden permanecer estacionarios mientras el detector se mueve. O los filtros pueden moverse manualmente hasta su posición, por ejemplo, mediante el funcionamiento de un interruptor (no mostrado).

Como se apreciará, el detector 256 en esta realización es sensible a un intervalo más amplio de longitudes de onda de las que pueden necesitarse para cada detector individual 122, 124, 126, 128 de la primera y segunda realizaciones. El detector 256 abarca cada uno de los intervalos bajo estudio, y, por lo tanto, frente a las mezclas de peróxido de hidrógeno / vapor de agua puede ser selectivo para un intervalo de longitudes de onda entre aproximadamente 5 y aproximadamente 8,5 micras.

En esta realización, la fuente de luz 216 no necesita proporcionar un rayo (pulsante) modulado, dado que la rueda de filtros 250 proporciona esta función.

Se apreciará que los espejos curvos y de enfoque 242, 240 de esta realización se usan opcionalmente en combinación con uno o más de uno de los detectores 122, 124, 126, 128 de las Figuras 2 y 7.

En las Figuras 10 y 11 se muestra una cuarta realización de un sistema de detección 312. En esta realización, el sistema es similar al de la tercera realización en que una fuente de luz colimada 316 (que no es preciso que sea modulada) dirige un rayo de luz D a través del vapor y hacia la ventana 324 de un sistema de detección 312. La luz se dirige por medio de un sistema de direccionamiento 326 hasta un grupo de filtros 328, 330, 332. como en la tercera realización, el sistema de direccionamiento incluye un espejo de enfoque 340 que enfoca el rayo sobre un espejo curvo 342. La luz se refleja entonces sobre una rueda de filtros giratoria 350 (Figura 11).

La rueda de filtros 350 es similar a la de la tercera realización, pero tiene cuatro posiciones circunferencialmente espaciadas en vez de cinco. Las posiciones primera, segunda y tercera están ocupadas por los filtros 328, 330, 332, similares a los filtros 228, 232 y 234 de la tercera realización. El filtro 328 es selectivo para concentraciones altas de peróxido de hidrógeno mediante la selección de la luz dentro del bloque H, como se ha descrito anteriormente, o actúa como un canal de referencia. El filtro 330 proporciona un canal de referencia, mediante la selección de una región del espectro en la que no absorba ninguna especie, a fin de detectar los niveles de fondo, y el filtro 332 es selectivo únicamente para el agua.

La cuarta posición está ocupada por una superficie reflectora 354, tal como un espejo cóncavo, que, cuando está colocado entre el rayo y un primer detector 356, evita que la luz entre en el detector 356. En su lugar, el espejo refleja la luz de vuelta hacia el sistema de direccionamiento, aunque a lo largo de un camino ligeramente diferente del camino de llegada, de forma que la luz incide primero sobre el espejo curvo 342 y después se refleja varias veces a través del vapor entre el espejo de enfoque 340 y un tercer espejo 358 antes de incidir sobre un segundo detector 360. El segundo detector es sensible a las longitudes de onda en el intervalo de nivel bajo L para la detección de concentraciones bajas de peróxido de hidrógeno. Los rebotes múltiples y la longitud resultante incrementada a través del vapor incrementan la absorbancia que se detecta y, por lo tanto, permite una mayor sensibilidad a las bajas concentraciones de peróxido de hidrógeno. Esta realización elimina la necesidad de un filtro de camino de banda estrecha, como el usado en la tercera realización para detectar niveles altos de peróxido de hidrógeno.

Como en la tercera realización, un motor 370 hace girar la rueda de filtros 350 y un captor óptico 372 detecta la posición giratoria de los filtros 328, 330, 332 y de la superficie reflectante 354. Los detectores 356, 360, el motor 370 y el captor óptico 372 están conectados eléctricamente con el microprocesador a través de los conectores 374, 376, 378, 380, que pueden incluir una circuitería análoga a la circuitería 132, 134, 136, 138 de la Figura 6. Como en las otras realizaciones, una caja 382 protege el sistema de direccionamiento 326, el detector 356, la rueda de filtros 350, el motor 370 y el captor óptico 372. El segundo detector 360 y el tercer espejo 358 están colocados preferentemente adyacentes a la fuente de luz colimada 316, tal como en el interior de una caja (no mostrada) para la fuente de luz 316, o en otra colocación adecuada para hacer que el rayo pase múltiples veces a través del vapor para permitir una absorción mucho mayor de la luz por parte del peróxido de hidrógeno de la que ocurriría en una sola pasada a través del vapor.

Se apreciará que un sistema de extensión de longitud de camino similar al de la Figura 10 puede incorporarse a los sistemas de detección de las Figuras 2 y 7. Específicamente, un par de espejos opuestos análogos a los espejos 340 y 358 pueden usarse para incrementar la longitud del camino a través del vapor, al menos para el detector de peróxido de hidrógeno 122, 122', particularmente cuando se deben detectar niveles bajos de peróxido de hidrógeno.

En una realización preferida, el microprocesador 16 proporciona una lectura digital de la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno y una señal de salida digital o analógica para el controlador-microprocesador 30, mostrado en la Figura 1, u otro dispositivo de control de proceso. En una realización alternativa, el microprocesador 16 proporciona una salida de señal analógica que permite a su propio controlador controlar directamente la operación del sistema de esterilización. Como una alternativa, el microprocesador 16 puede proporcionar una salida digital, que se ingresa en un conversor que puede estar incluido en un ordenador personal (PC), y que convierta la señal en una salida analógica para su transmisión hasta el controlador 30. En el controlador-microprocesador 30, la señal se integra con otras señales operacionales, tales como la temperatura, la presión y la humedad relativa, obtenidas directamente de los dispositivos del interior de la cámara 12 por medio de los conectores 86, 88. La salida procedente del controlador-microprocesador 30 es preferentemente una pluralidad de señales analógicas para controlar directamente el funcionamiento de los diversos componentes del sistema de esterilización. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1, las señales procedentes del controlador-microprocesador 30 controlan la temperatura en el interior de la cámara a través del conector 84 con el calentador 82, y/o controla la presión en el interior de la cámara a través del conector 78 con la válvula 74. Como se muestra en la Figura 1, las señales procedentes de controlador-microprocesador 30 controlan el funcionamiento del secador 62 a través de un conector 64, pueden controlar el flujo de gas portador hacia el interior del sistema a través del conector 81 con la válvula 80. Finalmente, como se muestra en la Figura 1, el controlador-microprocesador 30 puede controlar si el sistema se hace funcionar como un sistema de flujo directo o como un sistema de alto vacío a través de su conexión con la válvula 74, a través del conector 76 y con la válvula 54 a través del conector 56.

La concentración del vapor de peróxido de hidrógeno y/o el porcentaje de saturación óptimos son funciones de varias condiciones variables diferentes del proceso de esterilización. En una realización preferida, la parte del microprocesador del controlador-microprocesador 30 está programada para calcular la concentración de peróxido de hidrógeno y/o el porcentaje de saturación óptimos basándose en las condiciones variables bajo las cuales se hace funcionar al aparato de esterilización.

El sistema preferido para supervisar y controlar la concentración del vapor esterilizante es también capaz de supervisar y controlar otros parámetros relevantes, incluyendo la temperatura, la presión, la humedad y la humedad relativa. De acuerdo con esto, el sistema incluye preferentemente o bien un medio para medir directamente el contenido de agua (humedad) en el interior de la cámara de esterilización o por medio del uso de la sonda de detección 10, o por medio de un detector de humedad separado, particularmente en sistemas de alto vacío y flujo directo cerrado, o por medio de la estimación del contenido de agua basándose en la humedad relativa del aire que ingresa dentro del sistema en un sistema de flujo directo abierto. Los valores obtenidos para el contenido de agua se ingresan preferentemente en el controlador-microprocesador a fin de permitir el control de los parámetros relevantes del sistema, de acuerdo con la programación del microprocesador. El contenido de agua del gas portador circulante puede controlarse en sistemas de flujo directo equipados de esta forma mediante el uso de un secador o por medio del control de la proporción de agua en la solución de peróxido de hidrógeno que se conduce hasta los vaporizadores. En sistemas de alto vacío, el contenido en agua, como se ha comentado anteriormente, es una función de la presión, de forma que, manteniendo una muy baja presión, el contenido de agua puede mantenerse dentro de límites aceptables.

La sonda de detección de IR 10 u otra sonda de detección usada con el sistema de la presente invención se calibra para concentraciones conocidas del vapor de peróxido de hidrógeno (u otro componente del vapor que se mida). Tal calibración usando la sonda de detección de IR 10 se describe más abajo para un aparato de esterilización de vapor de peróxido de hidrógeno de flujo directo. Para la calibración de un aparato de vapor de peróxido de hidrógeno de alto vacío se procederá generalmente de la misma manera que para el sistema de flujo directo.

En una realización, la sonda de detección 10 se calibra en el interior de la cámara 12. La sonda se baña en un flujo de gas portador y en una primera concentración de vapor de peróxido de hidrógeno que pasa a través de la cámara de esterilización 12. Preferentemente, la temperatura y la presión del procedimiento de calibración son próximas a las del proceso de esterilización real. Adicionalmente, a fin de mantener un nivel razonablemente constante de vapor de peróxido de hidrógeno en la cámara 12, la cámara 12 no tendrá carga durante la operación de calibración.

El sistema de detección 1 se hace funcionar para determinar la absorbancia en la(s) longitud(es) de onda seleccionada(s) para la primera concentración de vapor de peróxido de hidrógeno. A través de una abertura (no mostrada) en o en el interior de la cámara de esterilización 12, una o más muestras del vapor circulante multi-componente se recolectan y se atrapan a través de medios adecuados para cada concentración del vapor de peróxido de hidrógeno que se quiera determinar frente a la curva estándar. Estas muestras se analizan a través de medios convencionales, tal como volumetría química, a fin de establecer una curva de calibración o coeficiente de extinción (valor de absorbancia por unidad de concentración de peróxido de hidrógeno).

En otro procedimiento, la calibración de la sonda 10 se lleva a cabo por medio de un procedimiento de balance de masa, o bien en la cámara de esterilización 12, o, preferentemente, puede calibrarse en un aparato dedicado, como se muestra en la Figura 12, para asegurar unos resultados precisos. En esta realización, se organiza un sistema que permite a la sonda estar completamente inmersa en un flujo de un gas portador, tal como aire seco, nitrógeno u otro gas seco. Se usa un vaporizador 410 para introducir flujos pequeños, conocidos y variables de agua y de peróxido de hidrógeno dentro del gas portador de entrada. Esto permite al gas de entrada cargarse con concentraciones conocidas de peróxido de hidrógeno más vapor de agua (por ejemplo, mediante el pesado del recipiente 412 fuente de agua o un recipiente 414 fuente de una mezcla de peróxido de hidrógeno y agua a intervalos en una balanza). La sonda se coloca dentro de una cámara 416 definida por medio de una carcasa 416 u otro recipiente, a través del cual fluye la mezcla de gas portador y vapor. Sin embargo, la concentración exacta del peróxido de hidrógeno en el interior de la cámara 416 no es conocida a partir de las tasas de inyección, dado que algo del vapor de peróxido de hidrógeno puede haberse descompuesto en agua.

El gas seco u otro gas portador procedente de una fuente 420 de gas portador pasa a través de un controlador de flujo 424, tal como un controlador de flujo de masa o un rotámetro, hacia el vaporizador 410. El controlador de flujo proporciona a un sistema de control 426 la información a partir de la cual puede determinarse la cantidad (por ejemplo, el peso) o la proporción de gas portador en el flujo de mezcla de vapor / gas portador. Las fuentes de agua y de la(s) solución(es) de peróxido de hidrógeno 412, 414 están en conexión fluida con el vaporizador para suministrar estos líquidos a los inyectores del vaporizador. El gas portador y la mezcla de gas se transportan hasta la cámara 416 a través de una entrada 430 y fluyen sobre la sonda 10. Una salida 432 transporta la mezcla fluida hacia fuera de la cámara hasta un destructor 434. Preferentemente, el controlador de flujo 424, el vaporizador 410 y la cámara de la sonda 416 están encerrados en una cámara exterior controlada termostáticamente 440 para minimizar los efectos de los cambios de temperatura ambiente y para mantener la cámara de la sonda y el vapor a la misma temperatura. Alternativa o adicionalmente, la cámara de la sonda 416 puede tener su propio calentador.

Un primer paso consiste en recolectar los datos espectrales procedentes de una serie de concentraciones de agua del gas portador, sin que esté presente el peróxido de hidrógeno. Dependiendo de qué realización de la sonda se use, el detector de agua apropiado 124, 124', 256, 356 detecta el agua y proporciona una señal al controlador 16. Mediante el uso de estos datos, se determinan los coeficientes de extinción para el agua en las longitudes de onda supervisadas.

Después, se introducen las mezclas de peróxido de hidrógeno / agua en la cámara de la sonda 416 y los datos de absorbancia se recolectan a lo largo de un intervalo de tasas de inyección en al menos dos longitudes de onda o intervalos de longitudes de onda, una en la que el peróxido de hidrógeno no absorba luz (por ejemplo, aproximadamente 3,5-4 micras), y la otra en una longitud de onda en la que al menos el peróxido de hidrógeno absorba luz (por ejemplo, aproximadamente 7,5-8,4 micras). La concentración del peróxido de hidrógeno en las soluciones de peróxido de hidrógeno probadas se determina inmediatamente antes de la prueba de calibración, por ejemplo por medio de una técnica de ensayo, tal como una volumetría (por ejemplo, la concentración trazada frente al estándar primario del Instituto Nacional de Normas y Tecnología para el oxalato de sodio), de forma que se conozca la cantidad de peróxido de hidrógeno que se inyecta en el vaporizador.

La cantidad de agua inyectada, o bien como agua, o como solvente para el peróxido de hidrógeno, se determina a partir de la tasa de flujo de gas portador y de la tasa de inyección del agua o de la mezcla de agua / peróxido de hidrógeno. Las absorbancias del agua se encuentran en una o más de una longitudes de onda en las que el peróxido de hidrógeno no absorba luz (por ejemplo, aproximadamente 5,2-7,2 micras), lo que permite dibujar una gráfica de concentración de vapor de agua frente a la absorbancia. A partir de estos modelos de calibración, se puede determinar la cantidad de agua presente en la mezcla de peróxido de hidrógeno y vapor de agua dentro de la cámara -esta cantidad diferirá de la cantidad de agua inyectada debido a la conversión de algo de peróxido de hidrógeno en agua. Dado que un mol de peróxido de hidrógeno produce un mol de agua cuando se produce su conversión, la cantidad de peróxido de hidrógeno que se ha convertido en agua puede determinarse. Esto permite calcular la cantidad de peróxido de hidrógeno presente en el vapor que no se ha descompuesto mediante la sustracción de la cantidad de peróxido de hidrógeno convertido en vapor de agua de la cantidad de peróxido de hidrógeno que se inyecta. Usando esta información, pueden determinarse los coeficientes de extinción para el peróxido de hidrógeno. Esta información puede usarse después en el conjunto de datos de calibración para la sonda 10.

Aunque la realización preferida de la presente invención comprende vapor de peróxido de hidrógeno como vapor esterilizante y radiación electromagnética que tenga longitudes de onda en la región del IR medio como radiación para detectar la concentración de esterilizante, pueden usarse otras longitudes de onda de radiación electromagnética para este u otros esterilizantes. Pueden usarse esterilizantes distintos del peróxido de hidrógeno con el sistema y procedimiento de la presente invención. La selección de las longitudes de onda adecuadas depende de las propiedades electromagnéticas del vapor esterilizante y cualesquiera otros vapores presente en un vapor multi-componente.

Preferentemente, las longitudes de onda elegidas permiten determinar la concentración de un componente por medio de la selección de una longitud de onda o intervalo de longitudes de onda en las que otras especies presentes en el vapor no contribuyan (o no contribuyan en una cantidad significativa) a la absorbancia total del vapor. Alternativamente, cuando las absorbancias se solapen, puede usarse un procedimiento de sustracción, siempre que el componente que se solapa absorba en al menos dos regiones del espectro. Usando la manipulación de los datos, la contribución del componente que se solapa puede sustraerse. O puede usarse un procedimiento quimimétrico para determinar las concentraciones de dos o más picos solapados. Preferentemente, únicamente está disponible una longitud de onda de absorbancia para el esterilizante u otro vapor de interés que no interfiera con otros componentes del vapor multi-componente.

Claims

1. Un procedimiento de descontaminación que comprende exponer un ítem para su descontaminación a un vapor multi-componente que incluya un vapor de peróxido de hidrógeno y vapor de agua, y detectar el vapor de peróxido de hidrógeno en el vapor multi-componente, caracterizado por:

dirigir luz a través del vapor multi-componente, incluyendo la luz dirigida luz en al menos un primer intervalo de longitudes de onda en el que el peróxido de hidrógeno absorba pero en el cual el vapor de agua no absorba significativamente, y un segundo intervalo de longitudes de onda separado del primer intervalo de longitudes de onda, en el que el vapor de agua absorba y el peróxido de hidrógeno no absorba significativamente;

detectar la absorbancia de la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente en el primer intervalo de longitudes de onda y en el segundo intervalo de longitudes de onda; y

determinar la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno dentro del vapor multi-componente a partir de la absorbancia detectada en el primer intervalo de longitudes de onda;

determinar la concentración del vapor de agua dentro del vapor multi-componente a partir de la absorbancia detectada en el segundo intervalo de longitudes de onda;

incluir el primer intervalo de longitudes de onda una o más longitudes de onda entre 7500 y 8400 nanómetros;
e

incluir el segundo intervalo de longitudes de onda una o más longitudes de onda entre 5200 nanómetros y 7200 nanómetros.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por:

: incluir la luz dirigida adicionalmente luz de un tercer intervalo de longitudes de onda, estando el tercer intervalo de longitudes de onda separado de las longitudes de onda primera y segunda, y en el que tanto el vapor de agua y el vapor de peróxido de hidrógeno no absorban significativamente, incluyendo adicionalmente el procedimiento:

: detectar la absorbancia de la luz en el tercer intervalo de longitudes de onda; y

: determinar un valor de absorción de fondo a partir de la absorbancia detectada mediante la detección de la absorbancia de la luz en el tercer intervalo de longitudes de onda.

3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 y 2, caracterizado adicionalmente por:

: en respuesta a una concentración determinada de peróxido de hidrógeno que quede fuera de un intervalo de concentración preseleccionado, controlando al menos uno de los factores:

: el intervalo de tiempo en el que el ítem se expone al vapor multi-componente;

: la presión del vapor multi-componente;

: la temperatura del vapor multi-componente; y

: la tasa en la que el peróxido de hidrógeno se añade al vapor multi-componente;

: para mantener las condiciones de descontaminación seleccionadas bajo las cuales el ítem se descontamina efectivamente.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, caracterizado adicionalmente por:

: supervisar al menos uno de los factores:

: la presión del vapor;

: la temperatura del vapor; y

: la humedad relativa del vapor.

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5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 3 y 4, caracterizado adicionalmente por:

: el paso de controlar la tasa en la que el vapor de peróxido de hidrógeno se añade al vapor multi-componente, que incluye controlar la tasa a la cual el peróxido de hidrógeno líquido se admite en un vaporizador (22) que genera el vapor multi-componente.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 3 a 5, caracterizado adicionalmente por:

: el paso de controlar incluye mantener la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno dentro del vapor multi-componente por debajo de su punto de saturación, con lo que la condensación del vapor de peróxido de hidrógeno y del vapor de agua en el ítem se minimiza.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-6, caracterizado adicionalmente por:

: hacer pasar una primera parte de la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente a través de un primer filtro (120A, 120D, 170, 176, 228, 230) que sea selectivo para la luz del primer intervalo de longitudes de onda; y

: detectar la absorción de la luz que se ha filtrado a través del primer filtro por medio de un primer detector (122, 122', 128, 256, 356).

8. El procedimiento de la reivindicación 7, caracterizado adicionalmente por:

: hacer pasar una segunda parte de la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente a través de un segundo filtro (120B, 172, 234, 332) que sea selectivo para la luz de un segundo intervalo de longitudes de onda en el cual absorba el vapor de agua, pero en el cual el vapor de peróxido de hidrógeno no absorba significativamente; y

: detectar la absorción de la luz que se ha filtrado a través del segundo filtro por medio de un detector (124, 124', 256, 356).

9. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado adicionalmente por:

: ser el primer detector el detector (256, 356) que detecta la absorción de la luz que se ha filtrado a través del segundo filtro (234, 332) e incluir adicionalmente el procedimiento:

: mover los filtros primero y segundo de forma que el primer detector reciba secuencialmente la luz que ha pasado a través del primer filtro (228, 328) y la luz que ha pasado a través del segundo filtro.

10. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-9, caracterizado adicionalmente por:

: incluir el paso de detección:

: detectar la absorbancia de la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente a lo largo de una primera parte del primer intervalo de longitudes de onda cuando la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno se encuentra por encima de un valor umbral; y

: detectar la absorbancia de la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente a lo largo de una segunda parte del primer intervalo de longitudes de onda cuando la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno se encuentra por debajo del valor umbral, siendo la absorbancia del vapor de peróxido de hidrógeno en la segunda parte del primer intervalo de longitudes de onda mayor que la absorbancia del vapor de peróxido de hidrógeno en la primera parte del primer intervalo de longitudes de onda.

11. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1- 10, caracterizado adicionalmente por:

: el paso de dirigir la luz a través del vapor multi-componente, que incluye:

: dirigir un rayo modulado de luz multi-cromática a través del vapor multi-componente.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado adicionalmente por:

: el paso de dirigir la luz multi-cromática a través del vapor multi-componente incluye adicionalmente:

: reflejar la luz de forma que pase de vuelta y de ida a través del vapor multi-componente una pluralidad de veces.

13. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 12, caracterizado adicionalmente por al menos uno de los siguientes pasos:

: colimar la luz para bloquear la detección de la radiación extraviada; y

: proporcionar tablillas (107) que permitan al vapor multi-componente pasar a través de la luz dirigida, pero que inhiban la detección de la radiación extraviada.

14. Un sistema de descontaminación que comprende una cámara (12) que recibe ítems para su descontaminación microbiana, una fuente (22, 24) de un vapor multi-componente que suministra el vapor multi-componente a la cámara, incluyendo el vapor multi-componente vapor de agua y vapor de peróxido de hidrógeno, y un sistema de detección (1) que incluye una parte de transmisión (98, 98') que dirige luz a través del vapor multi-componente y una parte de recepción (94, 94') que recibe la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente, caracterizado por:

: incluir la parte de recepción:

: un primer medio de detección (122, 128, 122', 128', 256, 356) colocado para recibir la luz que ha pasado a través del vapor multi-componente, detectando el primer detector la luz en un primer intervalo de longitudes de onda en el que el vapor de peróxido de hidrógeno absorba y el vapor no absorba sustancialmente;

: un segundo medio de detección (124, 124') para recibir la luz en un segundo intervalo de longitudes de onda separado del primer intervalo de longitudes de onda en el que el vapor de agua del vapor multi-componente absorba, pero en el cual el vapor de peróxido de hidrógeno no absorba sustancialmente;

: encontrarse el primer intervalo de longitudes de onda entre 7500 y 8400 nanómetros;

: encontrarse el segundo intervalo de longitudes de onda entre 5200 y 7200 nanómetros;

: un microprocesador (16) para determinar la absorbancia y la concentración del vapor de peróxido de hidrógeno dentro del vapor multi-componente a partir de la luz detectada en el primer intervalo de longitudes de onda y la absorbancia y la concentración de vapor de agua en el vapor multi-componente a partir de la luz detectada en el segundo intervalo de longitudes de onda;

: un sistema de control (16, 30) que controla las condiciones en el interior de la cámara en respuesta a una señal indicativa de la luz detectada por el primer detector.

15. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado adicionalmente por:

: incluir adicionalmente la parte de recepción:

: un primer filtro (120A, 120D, 170, 176, 228, 328) colocado para filtrar la luz que se recibe en el primer detector.

16. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 14-15, caracterizado adicionalmente por:

: incluir adicionalmente el sistema de detección:

: un tubo aperturado de sección transversal poligonal y alargada (102) conectado con las partes de transmisión y de recepción para mantener las partes de transmisión y de recepción en una relación fija.

17. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado adicionalmente por:

: encontrarse el primer detector (122, 128, 122', 128', 256, 356) desplazado del tubo aperturado para proteger el detector de la luz extraviada.