消毒或杀菌方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于对材料进行消毒和杀菌的方法。该方法尤其适用于对医疗废弃物进行消毒和杀菌。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。背景技术
在本领域已知有几种对材料消毒的方法。这些实施方案的实施例是基于化学消毒、辐射消毒、热消毒或热分解的方法。但是，这些方法存在几个缺点。化学消毒或杀菌是一种很快达到其极限的方法，因为细菌变得越来越有抵抗力，并且因为往往不可能保证消毒剂良好地渗透到所要消毒的材料中(例如被血阻塞的针)。
通过辐射进行消毒或杀菌来处理材料例如医疗废弃物是已知的。
但是，这是一种需要高投资成本的昂贵技术。
热消毒或杀菌已知作为一种非常有效的用来处理例如解剖刀和其它手术器械的技术，但是它不能以相同的效率处理其它材料例如医疗废弃物。
热分解例如在焚烧炉或炉子中进行。该技术需要非常庞大且昂贵的设备来满足排放标准，更具体地说满足二恶英排放标准。而且，该技术是毁坏并且不是处理。
目前，金属表面例如器械的表面的消毒主要是通过在湿热环境(高压釜)来进行的，并且许多工业公司已经试图将它应用到其它领域例如医疗废弃物结果没成功。
对于手术器械的消毒而言，已经获得了良好地结果。已经显示出，可以通过在高压釜中消毒手术器械来将污染减小大大超过6Log。
对于其它材料例如棉的消毒，实际上可以获得更低的水平。
实际上，由纤维素、玻璃或不锈钢纤维制成的物体例如医用废弃物的彻底消毒需要尽可能确保热和蒸汽到达所有部分。
在大多数情况下，通过在高压釜中将废弃物粉碎和混合来实现这一点。
但是，容易受到污染的材料各种各样，因此比热和导热率的差异导致发散性的热转移。例如因为热蒸汽冷凝，金属会比纤维热得更迅速。因此，曾经试图施加额外加热例如微波或高频加热，但是该废弃物还呈现出很大的绝缘性差异，从而导致不均匀的热转移。
实际上，几种高压消毒方法也试图在试验过程中证明它们在消毒被微生物所感染的材料方面的效率，但是，事实是，材料之间有很大的非均匀性，因此不能确保对所有废弃物的均匀的处理。发明内容
本发明的一个目的是提供一种克服现有技术缺陷的对材料进行消毒和杀菌的方法。
另一个目的是提供一种高效低成本的消毒材料的方法。
再一个目的是提供一种实施对材料尤其是医疗废弃物消毒的方法的设备。
根据本发明的第一个方面，提供一种消毒或杀菌的方法。
该方法包括如下步骤：
-提供一种容纳要被消毒的材料的容器。该容器具有可能受到污染的内表面Sc。例如当要消毒的材料装入该容器时，该表面Sc可以被认为是内表面的可能已经与所要消毒的材料相接触的部分。
该容器还设有用来以气密方式密封该容器的装置。该容器在被密封时具有等于或大于表面Sc的内表面Si。
-以气密的方式密封所述容器。
-加热所述密封容器，由此，所述表面Si和所述材料在水蒸汽和/或基压力下受到加热。
在加热过程中，通过使以自然的方式吸附和/或形成在所要进行消毒的材料的表面和/或表面Si上的水和基的蒸发来获得所述水蒸汽压力和/或基的压力。
水蒸汽和/或基压力优选大于1巴，例如是2巴或3.4巴。
基优选是羟(OH)基。已经知道，羟基是非常活跃的自由基，是强氧化剂，它会杀死各种微生物，并使各种挥发有机化合物分解。
基(radicals)也可以包括羰(CO)基。
所要进行消毒的材料可以包括能够装在容器内的任何种类的材料。材料的例子包括医疗废弃物、手术器械或食品包装。
所要进行消毒的材料也可以是容器自身的一部分。它可以包括例如容器的内表面或内表面的一部分。
由于该材料和表面Si都在水蒸汽和/或基压力下受到加热，因此都以同样的方式被处理和消毒。
对容器的内表面进行消毒是重要的，可以避免消毒的材料在处理之后的再次污染或者避免污染放入容器内的材料。
在优选的方法中，在加热之前消除在所要进行消毒的材料中和其周围的全部或基本全部空气和自由空间，以使得以自然的方式吸附和/或形成在该材料表面上的水和基足够多，以便在材料加热的过程中获得饱和的水蒸汽压力或基本饱和的水蒸汽压力，从而获得水和基的压力(radical pressure)。
基本饱和的水蒸汽压力指的是饱和水蒸汽压力的至少90％的压力。
饱和的水蒸汽压力是优选的。但是实际上难以实现这一点。本发明已经显示，在基本饱和的水蒸汽压力下可以获得良好的消毒和杀菌效果。
以下实施例进一步阐明了饱和以及基本饱和的水蒸汽压力。
当在25℃下具有空气Va的体积高压釜，将空气加热到134℃，体积Va的压力Pa是：
在加热前，0.2巴的空间会将该空气体积降低到体积Va的五分之一。
这意味着这种体积减少的空气的压力是1,37/5＝0.27巴。
在134℃，饱和水蒸汽的压力通常是3巴。
因此，体积Va中的水压是Ps＝3-0.27＝2.73巴。这大约是饱和水蒸汽压力的90％(2.73/3)，被认为是基本饱和水蒸汽压力。
已经知道，在大气条件下的所有材料在其表面吸收少量的水，因为与材料的相互反应的原因，该水自身部分呈基形式。
为了确保该水和基例如OH在材料的表面和/或当材料包括纤维或颗粒材料时在材料的孔中能系统地呈现为蒸汽的形式，优选的是，基本消除在要消毒或杀菌的材料中和其周围的空气和自由空间。
消除在材料中的和材料周围的全部空气和自由空间意味着消除空气和自由空间，从而获得饱和的或基本饱和的水蒸汽和/或基的压力。在实践中，这意味着在要消毒的材料中的和材料周围的空气和自由空间的体积是材料总体积的20％以下，优选是材料总体积的10％以下。更优选的是，在材料中的和材料周围的空气和自由空间的体积小于材料总体积的5％，例如小于材料总体积的2％。
通过消除在要消毒的材料中的和材料周围的空气和自由空间，当水和在材料的表面或在材料的多孔结构中吸附或自然形成的羟基通过在高于100℃的加热过程中完全或部分蒸发时，它们会最终高度集中在一个非常小的保留体积中，蒸汽或基和细菌非常可能会相遇。
这种充有基的水蒸汽对于破坏细菌来说是非常有效的。
可以按照多种方式消除或基本消除在要消毒的材料中的和材料周围的空气和自由空间。
第一种方式是，通过减少包括材料的容器的体积和/或通过压实要消毒的材料，从而消除在材料中和其周围的空气和自由空间。
或者，通过在容器内注入材料例如流体，来消除在材料中和其周围的空气和自由空间。适合注入到容器内的材料的示例是油，例如矿物油和硅酮。
优选的是，通过过滤介质排出材料中和材料周围的空气。更优选的是，通过包括金属纤维的过滤介质来排出材料中和材料周围的空气。包括金属纤维的过滤介质表现出高过滤效率。另外，包括金属纤维的过滤介质其特征在于具有高比面，从而可以吸附大量的水和基。水和基不仅吸附在过滤介质的表面上，而且吸附在过滤介质的多孔结构中。因此，通过使用包括金属纤维的过滤介质，可以更容易地获得所需的水蒸汽气压力和/或基压力。
例如通过关闭阀，从而以气密的方式密封该容器。
优选的是，例如通过在加热步骤之前将容器的体积略微提高，可以略微降低容器内的压力。
通过该压力的一个小的降低，可以在随后的加热步骤中更容易的获得蒸气压力如饱或基本饱和的蒸汽压力。
将所要进行消毒的材料和容器的表面Si加热到100℃以上。优选的是，温度是100℃至250℃，更优选的是134℃至150℃，例如138℃。
可以通过现有技术已知的任何方法进行加热，可以包括采用例如一个或多个电阻器、流体换热器、高频加热器或它们的组合。
在本发明的方法中，以自然的方式吸附和/或形成在所要进行消毒的材料表面上的水和基例如在要消毒的材料表面以自然的方式吸附和/或形成的羟基足以确保在饱和水蒸汽压力下的消毒，因为所述表面周围的空气和残余体积已经被减至最小。
由金属制成的材料容易吸收水和基。因此这种材料容易消毒。但是已经发现，本发明的方法可以用于消毒其他材料。
例如干燥的棉花仍然在每千克中含有几克的水。经过在90％的棉花压缩和消毒之后，每千克的棉花中仅剩余0.1升的空气。
已经知道，在145℃，饱和水蒸汽的压力是4.2巴，因此必须具有0.1/22.4*18/4.2*(273+145)/273＝0.03克的水以获得饱和蒸汽压力。
因此，即使干燥的棉花含有少量克数的水，也可以在良好的条件下消毒。另外，所吸收的水自身部分呈现为OH类型的基形式。已经知道羟基是非常具有侵蚀性的基，因此容易破坏蛋白质结构和细菌。
在高压釜中，这些羟基不能按照同样的效率进行反应，因为要消毒的材料周围的体积过大而不具有基与细菌相遇的足够可能性。
目前，高压釜已经成功的用于对手术器械进行杀菌。在本发明中可以解释为，手术器械包括其上有要被破坏的细菌的金属表面，该金属表面更易于吸收水蒸汽和基。
当具有低热容量或低绝缘性的材料例如棉花在高压釜中消毒时，问题更大。在这种情况下，水蒸汽或基很少有机会与要消毒的材料相遇，因为材料是放在一个大的金属体积内，该体积优选会冷凝蒸汽。
由于以下事实所有这些受到进一步强调，这些材料往往是整块材料，例如大块绷带，因此水或基难以渗透进入该材料。
在本发明中，在消除或基本上消除空气和自由空间之后的剩余体积相反非常小并且因此相互作用的可能性非常大。这可以解释为什么用本发明装置所获得的结果是优越的并且可以达到13Log，这比用高压釜所获得的结果好百万倍。
上述方法适用于对各种材料进行消毒和杀菌。它还可以用于消毒介电或电工材料、干燥或湿润材料。所要进行消毒的材料的实施例有棉花、金属和塑料。
该方法尤其适用于消毒医疗废弃物。该方法还可以用来消毒手术器械、洗脸盆或地板。
另外该方法可以适用于消毒垃圾例如船上的食物包装或塑料。
根据本发明的第二方面，提供一种用于实施对材料进行消毒的方法的设备。
该设备包括容纳所要进行消毒的材料的容器。该容器具有可能受到污染的内表面Sc。该容器设有用于在所述材料中和其周围消除空气和自由空间的装置，并且设有用来以气密的方式密封该容器的装置。
在被密封后，该容器具有等于或大于内表面Sc的内表面Si。
该容器还设有用来在饱和或基本饱和的水蒸汽和/或基压力下加热材料和容器的表面Si的装置。
该设备包括一个容器，该容器容纳有所要进行消毒的材料，该容器是可变形的或不可变形的。
所要进行消毒的材料可以包括任何可以装在该容器中的材料，例如医疗废弃物、手术器械或食物包装。
或者，所要进行消毒的材料可以是该容器的一部分，在该部分中进行消毒过程。例如它包括该容器内表面或内表面的一部分。
该容器设有用来以气密方式密封该容器的装置，并且设有在所要进行消毒的材料中和其周围消除空气的装置。
用于抽出空气的装置例如包括用来减小该容器体积的装置和/或用来压缩所要进行消毒的材料的装置。
这些装置例如可以包括可以通过活塞杆促动的活塞。
在所要进行消毒的材料中和其周围的空气还可以通过正好配合在容器的空腔中和/或正好包围着所要进行消毒的材料的部件来封闭所述容器而被消除。
另一种消除在所要进行消毒的材料中和其周围的空气和自由空间的方法是通过将一种材料例如油或硅酮注入到该容器中。
用来加热所要进行消毒的装置使得能够将所要进行消毒的材料和该容器的表面Si加热到100℃以上的温度。优选的是，将该材料加热至100-250℃的温度，更优选的是加热至134-150℃的温度，例如138℃。
可以采用任意对于本领域普通技术人员而言公知的方法来实现该加热。该加热装置包括例如至少一个电阻器、流体换热器(fluidexchanger)、高频加热器或它们的组合。
该加热可以是例如通过加热容器随后该容器加热医疗废弃物而进行的间接加热。
还有也可以对医疗废弃物进行直接加热。
间接加热例如可以通过安装在容器的外表面处的电阻器、通过包括安装在容器的外表面处的装有导热液体的热交换回路或者通过使电流在容器(如果它是金属容器的情况下)内循环流动来实现。
如果材料由金属制造，直接加热例如可由电流循环来实现。电流可由电传导、电感应或电容来产生。或者，在所要进行消毒的材料显示出介电损耗的情况下，可以通过施加电磁场(微波或高频)来实现直接加热。
还有，用来减小容器的体积的装置和/或用来压缩该材料的装置例如活塞可以设有用来加热所要进行消毒的材料的装置。
加热处理的时间优选为1至60分钟之间。显然，该加热处理的时间取决于温度。优选的加热处理包括在138℃加热20分钟。
而且，处理温度取决于所要求的消毒类型以及感染物的特性。
在非致病物的情况中，例如在食品包装中，该温度只能保持在121℃下15分钟。
在致病物的情况中，例如在手术室的废弃物或空气过滤器中，该温度可以保持在138℃下20分钟。
对于进行非常彻底的消毒和/或在较短时间内消毒而言，该温度可以在180℃-200℃下1分钟。
优选的是，该容器还设有过滤介质，更优选的是还设有一个阀门。
过滤介质可以过滤在压实所要进行消毒的材料期间所释放出的气体。
该过滤介质优选包括一种烧结无纺金属纤维网。
用于本发明的过滤介质的金属纤维可以由普通的金属或金属合金制成。
优选的合金为不锈钢例如不锈钢316L、Hastelloy、Inconel、Nichrome、Alloy HR。
该过滤介质的纤维其直径优选为1-22μm。更优选的是，这些金属纤维其直径为1-10μm，例如为2μm或5μm。
作为过滤介质的烧结无纺金属纤维网其特征在于低压降和高过滤效率。
另外，该过滤介质具有高比面(对于1m2的过滤器而言大约为600m2)。由于这个高比面，所以可以吸收大量的水和基，并且可以更容易获得所要求的水蒸汽压力和/或基压力。
烧结无纺金属纤维网厚度较低，因此体积较小。
这样的结果在于，可以更高程度地消除在所要进行消毒的材料中和其周围的空气和自由空间。附图说明
现在将参照附图对本发明进行更详细地说明，其中：
图1a、1b和1c显示出根据本发明用来消毒材料的装置，并且说明了消毒的过程；
图2a和2b显示出洗脸盆的消毒。具体实施方式
下面参照图1a、1b和1c对采用本发明装置的消毒方法进行更详细的说明。该方法尤其适用于消毒医疗废弃物。
图1a示意性地显示出处于打开位置中的本发明装置，该装置准备容纳所要消毒的材料。图1b显示出在压缩(体积减小)期间处在闭合位置中的装置。图1c显示出在加热步骤期间的装置。
该装置包括一个容器2，可以将所要进行消毒的材料装在其中。该容器例如可以是圆筒形的，但是也可以考虑采用具有其它形状的容器。
该容器在该容器的内圆周表面上在两个端部处配有垫圈3、12。这些垫圈确保该容器以气密的方式闭合。
该容器还设有活塞5。该活塞其直径优选与容器的直径相配，从而在该容器和活塞之间留下的中间空间为准零(quasi zero)。该活塞的长度优选比容器的长度长以确保垫圈3总是有效。由于具有这些垫圈，所以该容器可以在整个过程中以气密的方式闭合，而不论活塞所处的位置。这样，该容器的内表面与所要进行消毒的材料处于相同的状况中。这意味着不仅所要进行消毒的材料而且还有该容器的内表面将受到消毒。
活塞5装配有电阻器或导热回路(未示出)，并且可以通过活塞杆6进行平移来运动。
该容器可以通过盖子7的装置封闭。
盖子7装配有电阻器或导热回路(未示出)、过滤介质9、阀门8和液体检测器(未示出)。
过滤介质优选是一种烧结无纺金属纤维网，该网包括直径为例如2μm的不锈钢纤维。过滤介质厚度为2mm。
阀门8位于过滤器9下游，并且与处理室成如此的关系，从而当阀门8关闭时，过滤器9处于进行消毒所需要的相同的湿热条件下。
下面将对消毒医疗废弃物的优选方法进行详细说明。该方法包括以下步骤：
使活塞5缩回以形成足够的空间来装入废弃物(图1a)。优选的是，使活塞缩回且不会完全在容器2外面；
将医疗废弃物10装在容器2中，优选的是，医疗废弃物在装在容器中之前收集在袋子例如聚合物袋子中。
优选的袋子包括复合聚合物，并且包括例如在袋子内侧处的聚乙烯和在其外侧处的聚酰胺。
在袋子内侧处的聚乙烯确保了与医疗废弃物的良好粘性，并且确保了医疗废弃物在受到压缩时保持其形式。
在袋子外侧处的聚酰胺避免了袋子和容器内侧之间的出现强粘接。
由于装入受污染的材料，所以该容器的内表面可能受到污染。原则上，已经与所装入的材料接触的容器的整个内表面会受到污染。这个可能受到污染的表面被称为Sc。如在图1a上可以看到，当装入材料时通过活塞5的位置来确定这个表面Sc。表面Sc包括从顶部直到活塞的位置和活塞5的表面的容器的横向侧面。
关闭盖子7以封闭容器2。
通过活塞杆6来促动活塞5以压缩该废弃物。
如果所要进行消毒的材料不是非常密实，如医疗废弃物的情形，压缩压力应该大于1巴并且应该优选在10-20巴之间以便进行最优的消毒并且能够抽出几乎所有空气并且清除所有自由空间。
盖子7的阀门8保持打开以使得通过过滤介质9除去空气(图1b)。
还要注意的是，活塞6的作用力通过活塞杆6并且通过盖子的锁紧系统立即被盖子7所接收。这使得能够获得更加有效的双轴类型的压缩(容器2是漂浮的)。
一旦压缩压力达到，将该压力保持例如1秒至2分钟的时间段。优选的是，该时间段大于10秒以使得空气能够完全逸出并且使得这些材料能够更好地保持它们的受压状态(图1c)。
以气密的方式密封该容器。这是通过关闭阀门并且通过在整个过程中起作用的垫圈3和12来实现的。一旦被密封，该容器的内表面Si因此等于或大于可能受到污染的内表面Sc。
如在图1c上可以看出，表面Si包括从顶部直到垫圈3和活塞5的表面的该容器的横向侧面。还有，该活塞的侧表面可以被考虑成包含在表面Si中。
优选的是，该方法还包括使活塞5后退几个毫米以降低在废弃物10上的压力并且产生一个真空，该真空将使得在加热过程中甚至更加容易达到饱和蒸汽压力。该步骤是优选的，因为当由于处理区域所受到的机械张力而不能测量其中的压力时必需在压缩活塞杆6上测量压力。如果活塞应该保留在废弃物上，则一方面不可能在活塞杆的5液压回路上测量由145℃的水蒸汽所施加的压力。另一方面，在该废弃物中的固态物质甚至是液态物质的膨胀会大大增加压力，从而使得更加难以测量出只是由水蒸汽施加的压力。
在所要进行消毒的材料中存在液体的情况中(这些液体可以由液体监测器例如电极检测出)，由于液体的膨胀系数大于固体的膨胀系数，所以活塞的后退运动甚至更加重要。
通过加热装置12来加热活塞5和盖子7以加热所要进行消毒的材料。
当达到处理温度例如在121℃和200℃之间但是优选为145℃时，将该温度保持一定时间以使得所有废弃物能够达到相同的温度(优选的是，该时间段为15至120分钟之间，并且对于10巴的压缩力和10cm的被压缩废弃物厚度而言优选至少为45分钟)。
在这个加热步骤期间，不仅装在容器中的废弃物而且该容器的内表面Si被消毒。
在图1c上可以看出，活塞4的表面10尤其是与处理区域相对的容器2的表面处于限定空间的相同条件中，并且由以自然的方式吸收或形成在废弃物表面上甚至在容器2和活塞4的表面上的水和基所进行的消毒多亏了垫圈3。
在处理之后，冷却到60℃将使得能够以一种完全安全的方式取出该废弃物。
打开盖子7并且促动活塞6以将所形成的经消毒材料的扁平物体推到外面；
从容器中移去被消毒的材料。
图2显示出消毒洗脸盆的方法。图2a显示出处在打开位置的洗脸盆；图2b显示出在消毒过程中的洗脸盆。
具有内表面22的洗脸盆21设有盖子23。该盖子23设有加热装置25。另外，该洗脸盆设有垫圈27。
洗脸盆的内表面22可能受到污染并且应该进行消毒。
在第一步中，通过将盖子设置在洗脸盆的空腔内部来关闭该洗脸盆。
优选的是，该盖子尽可能完美地配合在该洗脸盆的空腔中。这样，使在盖子24的表面和洗脸盆22的内表面之间的自由空间尽可能小。
为了消毒洗脸盆21的内表面22，将盖子闭合，并且从盖子和洗脸盆的内表面之间的空间中抽出空气。垫圈确保该洗脸盆以气密的方式封闭，并且有利于水蒸汽压力和基的压力的产生。
随后，通过加热装置25加热洗脸盆21的内表面22。消毒洗脸盆的上述方法其重要的优点在于，避免与在对洗脸盆进行化学消毒的情况中一样出现的微生物抵抗力提高的问题。