本申请是申请日为2006年8月4日，申请号为200680028819.2，发明名称为“膜杀菌”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于对表面消毒或杀菌的方法，并且是对于我们的共同待审的名称为“改进气雾剂(Improved Aerosol)”的申请所论述的发明的改造或者改进，上述申请的内容通过引用并入此文。上述方法具体应用于对医疗器械进行消毒或杀菌，但不限于此应用。
尽管本发明能够杀菌，不过应理解的是，本发明对于消毒乃至高度消毒的应用也具有优势。此处针对杀菌的相关内容包括上下文中所涵盖的消毒。
背景技术
在我们的共同待审的申请中，描述了一种用于对表面进行消毒或杀菌的方法，包括如下步骤：
(1)对具有溶解于溶剂中的杀菌剂的溶液进行雾化，以在气流中形成精细分立溶液颗粒的雾化物，所述溶液包含沸点低于杀菌剂的溶剂；
(2)对雾化物施加某种能量达足够持续时间，从而使溶剂先于杀菌剂蒸发，从而增大杀菌剂在雾化物颗粒中的浓度；
(3)在大气压下或者在高于大气压的气压下从气流中去除在步骤2中蒸发的溶剂，并且如果必要，就将雾化物冷却到低于70℃；以及
(4)将所述表面暴露于来自步骤(3)的雾化物达足够时间，从而对该表面进行杀菌。
上述过程的主要优势在于，(a)不需要与现有技术中的商用蒸气处理相关的真空；(b)不需要与现有技术中的商用溶液处理相关的清洗步骤；和(c)不需要会损害许多材料的高于60℃的温度，以及(d)比现有技术的雾化和蒸发处理更为有效，尤其在处理阻塞、配合和腔体表面时更是如此。在优选实施例中，所用过氧化氢的浓度并不刺激皮肤且可安全运输和处理(这不同于商用蒸发和等离子体工艺，其使用腐蚀性和刺激性的60％过氧化物溶液，从而需要专门包装以及处理防护)。在我们的共同待审的申请中，全面论述了现有技术。
现在，我们已经发现，仅仅通过具有某些附加的且不易想到的惊人优势的可替换装置，就可以实现我们的共同待审的申请的方法所产生的至少一些益处。
贯穿整个说明书，对现有技术的任何论述均不应该被认为是如下认可：这种现有技术广泛公知或形成本领域公知常识的一部分。
本发明根据需要找到一种方法，用于对诊断用超声波(DU)探针进行杀菌。这些器具用于多种不同的内腔过程，包括内直肠、内阴道和食管检测，并且这些器具应进行杀菌以防止交叉感染。所述器具对温度敏感，并且不能被加热超过55－60℃。在其外部器具中(包括接合或配合部分)，可采用多种不同的塑料。DU探针具有对腐蚀敏感的电连接件。通常的过程会持续较短时间，但是杀菌会占用比上述过程长得多的时间，因此，在长杀菌周期过程中，需要多个器具以使该过程能够进行。每个器具都很贵重，而且，对多个器具的需要极大地增加了检查成本。另外，上述过程经常在集中或专门杀菌器械无法引入的位置进行，所述杀菌器械例如为等离子体杀菌装置，其采用高真空而成本高达100,000美元。当前，通常使用高级别的消毒剂来对DU探针进行消毒，所述高级别消毒剂例如为液态戊二醛或OPA(ortho phthalyl aldehyde)，此二者均关系到高度职业健康和安全风险以及残留物对病人的风险。当前，对于这些器具没有可行的杀菌过程，而且，高级别消毒也并未使使用这些器具的健康专业人员完全满意。应理解的是，本发明不限于针对DU探针消毒的使用，而可用于对其他物件或表面进行消毒或杀菌。进一步，DU探针一般不保存在杀菌环境中，在这类情况下采取的最佳措施是，就在使用前对其重新消毒。
Cummins4744951描述了如下过程，其中，通过加热和降压(例如0.01atm)而在第一室中蒸发和浓缩过氧化氢。水蒸气先于过氧化氢而通过真空泵抽取。然后，由此而得的浓缩过氧化物蒸气被引入排放杀菌室，在该室中，该蒸气被允许接触进行杀菌的物件。上述过程存在的主要缺点在于，对真空系统和排放系统的相关需求。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的在于提供对医疗器械进行消毒或杀菌的改进装置，以避免或改良现有技术的至少一部分不足。
本发明的优选实施例的目的在于，提供适于对超声波探针或超声波射线探针进行处理而不需要降低压力的改进型消毒或杀菌装置。
除非上下文中明确地另行要求，否则在说明书和权利要求书的全文中，“包含”、“包括”之类的措词应被理解成开放式含义，而非封闭式含义；也就是说，其含义为“包括，但不限于”。
本发明的主要方面
根据本发明第一方面，提供一种用于对物件或物件部分进行消毒或杀菌的方法，包括如下步骤：
(1)将所述物件或物件部分封装在容器中，所述容器具有其中至少一部分为半透性织物或膜的壁；
(2)将一定量的可蒸发生物灭杀剂引入所述容器的内部；
(3)选定所述半透性织物或膜，以允许所述生物灭杀剂作为蒸气在大气压下从所述容器的内部穿到外部，并提供防止微生物进入的屏障；
(4)在大气压下或高于大气压的压力下允许生物灭杀剂通过所述膜排出所述容器；
(5)将所述物件或物件部分暴露于生物灭杀剂达充足时间，以对所述物件进行消毒或杀菌。
优选地，整个过程在大气压下执行，并去除足够的生物灭杀剂，从而使在所述物件或物件部分上残留的生物灭杀剂(如果存在的话)处于或低于可接受的水平。
根据高度优选的第二方面，本发明提供一种用于对物件或物件部分进行消毒或杀菌的方法，包括如下步骤：
(1)将所述物件或物件部分封装在容器中，所述容器具有其中至少一部分为半透性织物或膜的壁；
(2)将生物灭杀剂作为雾化物引入所述容器的内部；
(3)选定所述半透性织物或膜，以允许蒸气在大气压下从所述容器的内部穿到外部，并提供屏障以防止微生物进入并防止雾化物颗粒排出；
(4)在大气压下或高于大气压的压力下允许蒸气通过所述膜排出所述容器；
(5)将所述物件或物件部分暴露于雾化物达充足时间，以对所述物件进行消毒或杀菌。
根据第三方面，本发明提供一种根据第一方面或第二方面的方法，其中，流体被引导而在所述膜的外侧附近流动，以加速蒸气从所述内部去除。优选地，所述流体为空气，更优选为经湿度调节的空气。
根据第四方面，本发明提供一种根据之前任一方面的方法，其中，所述生物灭杀剂为过氧化氢的水溶液。
根据所述方法的第三步骤选择的半透性织物或膜可为编织的或未编织的织物，或者它可以是片层或薄膜或它们的组合物，并可呈单层或多层结构。
在此使用了措词“半透性膜”，对此，上下文中允许包括所有这种具有所选特性的织物和膜。半透性膜实质上可为疏水型或亲水型。
在上述方法的第一步骤中，待杀菌的物件被封装在容器中，该容器的壁的至少一部分为半透性膜。
在某些情况中，物件并不需要整体杀菌，而将物件中的需要处理的部分封装就已足够。“封装”意味着，所述物件或者至少待消毒的部分被封装于容器中，其封装方式使得在杀菌(该过程在容器中发生)之后，没有微生物可以进入容器中或者接触物件的被封装部分，而同时保持封装状态。应理解的是，尽管本发明能够用于杀菌(即，实现孢子对数降低6)，不过其用于低标准的消毒时也可具有优势。
所述容器可为刚性或半刚性室，其由半透性膜构成或者具有由半透性膜覆盖的开口，或者，该容器可为由半透性膜形成的室、包或袋。
在第二步骤中，灭杀剂被引入容器内部。在优选实施例中，生物灭杀剂为雾化的过氧化氢溶液，然后雾化物被引入容器内部。在高度优选的实施例中，被雾化的过氧化物溶液的初始浓度至少为6％，优选为20％－35％，更优选为30％－35％。优选地，所述溶液在以2.4MHz运行的超声波雾化器中被雾化，该雾化器产生气雾剂，在气雾剂中，尺寸范围分布约为1－10微米的颗粒悬浮在空气流中。在此使用的措词“雾化物(nebulant)”描述的是包含在气流中的液态小滴(即，精细分立的液态颗粒)。在气体中包含的或悬浮的液态小滴系统为“气雾剂(aerosol)”。
在优选实施例中，所述容器设置有可密封装置，用于引入流体，从而使气雾剂雾化物可装容于容器内部。可密封装置可例如为输入端口，其设置有可封闭阀，或者设置有单向阀以允许流体进入容器但防止流体排出，或者设置有与内部连通且能够被加热密封的管，或者该输入端口可为能够被雾化物注入喷嘴穿透的自密封隔膜。通过任意这类装置，来自雾化器的气雾剂出口被设置为通过输入端口与封装体内部连通。不过，应理解的是，在其他实施例中，气雾剂可通过在容器内部产生或在与容器连通的柜中产生而被引入，从而使容器可在气雾剂形成之前就被密封。
所述方法的第三步骤结合第四步骤，允许蒸气在大气压下通过半透性膜透出所述室。半透性膜针对要求进行选择，以提供屏障来防止微生物进入，所述要求确保雾化颗粒初始时不能在容器中透出和浓缩(颗粒每升)。如果不希望受限于理论，则可以相信的是，如下文所述，随着水蒸气通过所述膜穿出容器，并随着空气进入，水从雾化小滴蒸发，从而将平衡蒸气压存储在容器中。继续从小滴进行蒸发，则导致在雾化物中的过氧化物溶液变得更为浓缩，并且导致小滴尺寸减小。如在我们的共同待审的申请中所示，与现有技术中的过氧化氢蒸气和现有技术中的过氧化物雾化物杀菌剂和处理，这些较小的更为浓缩的雾化物颗粒作为杀菌剂显然更为有效。由于所述膜并未被微生物渗入，因而进入容器的空气是无菌的。物件或物件部分被暴露于雾化物达足够时间，以对物件消毒至所希望的水平或者对其进行杀菌。在足够的雾化物已经引入容器后，该容器可被密封。上述过程可发生在物件已经完全消毒或杀菌之前或之后，和所有水蒸气已经基本上去除之前或之后。在入口设置有单向阀的情况下，在物件或物件部分已被封装之后的任意时间，容器以相应方式被密封。最终，雾化物颗粒完全蒸发，并通过半透性膜，从而使其成分干燥且不存在有害残留物。
在本发明的高度优选实施例中，流体被允许在膜外侧附近流动，以加速从内部去除蒸气。流体优选地为空气，其更优选地为预处理地空气(例如，除湿的空气)。空气流提供了“外流(exterior current)”，其去除透至膜外部的分子，从而改进从容器内部去除蒸气的效率。在此使用措词“外流”表示在膜的从容器内部向外一侧上的空气流，而尽管其流动方向通常与进入容器的雾化物反向，即“逆流”，不过流动方向并非严格，在允许的情况下，措词“外流”并非意在指代任何特定方向的流动，并且包括逆流。
根据第五方面，本发明提供一种根据之前各方面中的任一方面的工艺，其中，选择半透性膜以通过全蒸发过程去除一种或多种蒸气。
虽然在此参照作为生物灭杀剂的过氧化氢来描述本发明，不过可以想到的是，当生物灭杀剂为另一种过氧化物或过氧化合物时，本发明可同样适用，或者本发明可采用其他公知的可蒸发生物灭杀剂或者溶解于合适溶剂(不必为水)中的灭杀剂。进一步，虽然高度优选将生物灭杀剂作为气雾剂引入，不过在次优选的实施例中，生物灭杀剂可作为气体引入，并随后通过接近膜外部的外流空气流(或其他流体)在大气压下被去除。高度优选地引入作为气雾剂的生物灭杀剂，因为其与气体相比可实现在容器每升内的生物灭杀剂的高得多的初始密度。我们的共同待审的申请表明，根据该发明的气雾剂比气体更为有效，其据信与在本发明过程中产生的气雾剂相同或相似。
在其他方面，本发明提供用于执行上述方法的装置、用于该方法的容器、和在使用该方法时形成的成分。
根据第六方面，本发明提供一种用于对物件或物件部分进行消毒或杀菌的方法，包括如下步骤：
(1)将物件或物件部分封装在具有壁的第一容器中，所述壁的至少一部分为半透性织物或膜；
(2)选定所述半透性织物或膜，以允许蒸气从所述容器的内部穿到外部，并同时提供防止微生物进入并防止雾化物排出的屏障；
(3)将具有溶解于溶剂中的生物灭杀剂的生物灭杀剂溶液装容于第二容器中；
(4)通过在大气压下去除溶剂而在第二容器中浓缩生物灭杀剂，以形成浓缩生物灭杀剂
(5)将作为液体或气体或其组合物的浓缩生物灭杀剂从第二容器引至第一容器；并且
其中，步骤(3)－(5)在大气压下或大约在大气压下执行。
在根据第六方面的优选实施例中，本发明采用类似于由Cummins所述的方式执行，不过其不同之处在于，通过在大气压下通过膜去除水，水中的例如浓度35％的过氧化氢溶液首先在一个室中浓缩为雾化物。然后，浓缩雾化物被装容到另一室中，该室优选为具有半透性膜的袋或其他容器，该半透性膜被限定为壁或壁的一部分并之后被密封。这就允许对物件进行杀菌并将其无菌地存储在第二室中，且允许去除残留过氧化氢。
在第五方面的可替换实施例中，浓缩的过氧化氢作为浓缩蒸气被装容到第一容器中。
附图说明
现在仅参照附图通过示例来更为详细地描述本发明，其中：
图1为在本发明中使用的容器的第一实施例的竖直截面(未按比例)中的示意性视图。
图2为示出采用根据第一实施例的容器的本发明的方法实施例的流程的示意性视图。
图3为示出采用根据第一实施例的容器的本发明方法的与图2方案相比更为精细的实施例的流程的示意性视图。
图4为在本发明中使用的容器的第二实施例的竖直截面(未按比例)中的示意性视图。
图5a为显示在本发明中使用的容器的第三实施例的竖直截面(未按比例)中的示意性视图，其中将探针插入袋中并围绕缆线密封部而收紧袋的开口。
图5b为显示图5a所示实施例可如何围绕物件部分密封的示意性视图，其中将密封带紧绕缆线密封部以封闭袋的开口。
图6概括性示出了处于打开状态的适于与例如图5a和5b所示容器协作的杀菌单元。
图7示出处于关闭状态的图6的装置。
图8示出采用TyvekTM膜的示例1的图线形式的数据。
图9示出采用KimguardTM膜的示例3的图线形式的数据。
图10和11示出来自示例5的以图线形式的数据，其中分别显示出容器中的水和过氧化物的浓度如何作为时间和外流气流的函数而下降。
图12示出来自示例6的以图线形式的数据，并图示了容器中过氧化物浓度作为时间和逆流空气湿度的函数而下降。
图13示出来自示例6的以图线形式的数据，并图示了容器中过氧化物浓度作为时间和过氧化物浓度的函数而下降。
在具有对应部分的不同附图中，相同的附图标记指代相同的部分。
具体实施方式
参照图1，示出了本发明中所用的容器1的第一实施例。在该实施例中，容器1如竖直截面图示意性所示呈圆柱形盒或室的形式，不过该容器可呈矩形、任意其它合适形状、或无定形。在本示例中，容器1具有底板3、圆筒形壁4、和可移除盖5，盖5可例如可通过相互可接合的钉螺纹连接件7和中间密封件6而密封连接到容器1。在圆柱形室的情况中，密封件6可为环。盖5可移除，从而使待杀菌的物件2可置于容器1中，或从其中移出。物件2由穿孔板或纱布10支撑在所述室的底板上，穿孔板或纱布10优选在配合表面面积最小的接触部位处为物件2提供支撑。
在本实施例中，可移除的盖5具有大开口8，大开口8通过半透性膜9覆盖，半透性膜9在其边缘处利用附图中未示出的装置被所述盖密封。通过示例，膜9可通过粘合剂与盖5接合，或者通过具有合适密封件之类的框架被可移除地密封在开口上并夹持就位。如果希望，所述膜可由开口网栅或穿孔板(未示出)支撑，以提供实体支撑。具有半透性膜9的盖5构成容器的上壁。优选地，上述配置可提供容器1的壁的可半透的实质区域。在一个示例中，容器1显示具有大约5升的容积，并且开口8具有半透性膜的大约450cm2的面积。
在本申请中的半透性膜9由KIMGUARDTM制成，该材料为具有疏水且抗细菌渗透的内层的三层非软布(linting)层片织物。两个外层提供抗磨损性和强度。所述织物通过微观通道可渗透，所述微观通道提供曲折路径，从而将通过的颗粒限制在那些小于0.2微米的颗粒。上述织物允许水和过氧化氢气体渗透经过织物通道。所述通道不允许细菌从其中经过而进入所述室中，并且不允许雾化物穿出。可以使用的其他织物和膜使水蒸气和过氧化氢蒸气可透过并使细菌不可透过，例如使用TYVEKTM。不过，我们已经发现，在我们采用织物的情况中，KIMGUARDTM对于过氧化氢气体的可渗透性比TYVEKTM对于过氧化氢气体的可渗透性强2－3倍。如下文将要论述的，也可采用其他半透性的材料，例如NAFIONTM(亲水)之类。
在本实施例中，管状入口13通过能够密封封装物的入口阀11而与容器1的内部连通。本示例在入口阀的上游处设有连接件12。
参照图2，其显示的流程图示意性例示本发明的方法。容器1的盖5被移除，待杀菌的物件2被封装入容器1内部，然后所述盖复位以将物件密封于内部。容器1的入口阀11被放置而通过连接件18与雾化器17的气雾剂出口16连通，连接件18适于与容器1的连接件12连接。例如，雾化器17为诸如在我们的共同待审的申请中参照其中图3和4所描述的雾化器，并以2.4MHz驱动，且具有液体入口19、空气入口20以及雾化物出口16。浓度例如为35％的水中的过氧化氢溶液从贮液器21通过液体入口19馈送到雾化器17，雾化器17在其空气入口20从风扇或鼓风机22接收空气，风扇或鼓风机22在23处从大气抽取空气。所述空气不必是无菌的，但在需要时被过滤，并且优选地可例如通过医用过滤器(hepafilter)来杀菌。35％的过氧化氢溶液通过雾化器17在空气流中被雾化，雾化器17产生气雾剂，其中，35％过氧化氢溶液的细分的颗粒或小滴悬浮为雾化物，并且气雾剂在气雾剂出口16流出雾化器。具体而言，在出口16处射出的雾化物中，超过90％的过氧化氢小滴处于1－10微米的范围内，而其平均尺寸大约为3－5微米(“微颗粒”)。
随着阀11开启，来自雾化器17的气雾剂通过风扇22被推进到容器1内部中。微米量级的过氧化氢小滴具有较大的空气/液体界面，并且在室温或较低温度(低于60℃)和大气压下，水具有比过氧化氢高得多的蒸气压，并且先于过氧化氢从小滴表面蒸发。这种水蒸气能够渗透通过半透性织物9，并以惊人的速度如此作为。通过在半透性膜的外表面上吹动“外流(exterior current)”空气流25，可以容易地去除水蒸气。外流的空气流去除到达膜9的外表面的水分子，并协助从容器1内渗透。随着水蒸气离开所述室，更多的水从液体小滴表面蒸发，以恢复与雾化小滴中的液体平衡的气相中的水的局部压力。
进入容器1的气雾剂不能从容器逃逸，因为颗粒尺寸与膜的孔尺寸相比较大。随着水蒸气被去除并更多地从小滴蒸发，液体颗粒变得更浓缩，小滴中的浓度接近60％或更大的过氧化氢浓度。小滴直径也减小。随着雾化物小滴变得更小，它们的扩散系数呈指数增大。在我们的共同待审的申请中，我们已经显示，当存在的水处于低于大约80％(优选地低于60％)的相对湿度时，这些更为浓缩且更小的颗粒不仅可实现在非常短的时间内对开放的暴露表面进行有效杀菌，而且能够在配合表面之间渗透，这对于在支撑点处的器具进行杀菌尤为重要，或者对于管腔(lumen)处于连接点处(如果有的话)的情况很重要。与在我们的共同待审的申请中所描述的方法不同的是，在本发明中，雾化物不需要在某种能量的作用下持续足够的时间而使得溶剂先于杀菌剂而被蒸发以增加杀菌剂在雾化物颗粒中的浓度。渗透通过半透性膜9实现了类似结果，也不需要使用真空，但是，在这种情况下不需要耗费过多能量。
尽管从30－35％的过氧化物溶液中产生的小滴中的过氧化物浓度通常接近60％或更高，不过实现如此之高的过氧化物浓度并非总是必要。例如，在其他优选实施例中，具有10－15％过氧化物浓度的起始溶液可被雾化，并被浓缩至大约45－60％的过氧化物。可使用任何过氧化物的起始浓度并将其浓缩成任意水平，直至在相对湿度和温度的主流状况下可实现的理论最大值。通常，实际上，采用10－15％至30－35％的过氧化物浓度作为起始溶液，该溶液在雾化物中被浓缩至45－60％或更高的浓度。
雾化物可连续地或间歇性地引入容器1中，举例而言，在例如2分钟的时段内，2秒on/18秒off；或者5秒on/15秒off。然后，通过关闭阀11可以将容器1与雾化器隔开。可以继续通过半透性膜9将蒸气从容器中去除。随着小滴中过氧化氢浓度的增大，在与小滴相平衡的蒸气中过氧化氢的比例增大。任何蒸发的过氧化物蒸气也通过半透性膜9渗透出所述室，并在外流空气中被去除。最终，容器1中气雾剂小滴的尺寸上缩小为一点，从而使其变得如此之小，以至于能够透过膜9，或者作为分子完整蒸发并透过所述膜。随着水蒸气渗出，由所述膜过滤的杀菌空气渗透进入所述室。
在示例性的两分钟的周期结束时，容器1通过阀11而与雾化器17隔开(或者，如果使用止回阀，则可关闭雾化器)，并且外部的空气流持续更长的时间，例如8分钟。然后，容器1可在连接件12处断开连接，并被移除用于存储杀菌物件以备需要。在移除所使用的杀菌物件2之后，可重新使用容器1。
在优选实施例中，继续渗透，直至容器中基本上所有残留的过氧化氢已经蒸发并透出。(文中所提“基本上所有”是指残留的过氧化物已经减少到可以考虑接受的残留水平。因此残留的过氧化物已经蒸发，并具有低于大约100ppm的浓度，在该水平处，凝聚在表面上的过氧化物的量将处于低于大约1mg/cm2的浓度。)
在次优选的实施例中，在密封所述容器之前，诸如杀菌温暖干燥空气的空气的源可通过入口阀11(图2未示出)吹入容器1中，以加速过氧化物去除和物件2的干燥。这种干燥空气可被允许经半透性膜穿出，或可以可选地设置具有阀或止回阀之类的第二出口15，以允许较高流速的干燥空气穿入和穿出装置。不过，应理解的是，在膜的外侧上使用外流空气来去除残留的水和过氧化物，其主要优点在于，外流空气不需要被杀菌，而用于从内部干燥的空气则需要被杀菌(例如通过医用过滤器过滤)。优选地，外流空气(以及任何含过氧化氢的空气流)被馈送通过催化焚化炉，以使过氧化物在其排放之前无害，或者使这些空气通过回收单元使其能够回收再利用。无论何种情况，阀11在完成杀菌之前被关闭。
参照图3，示出了用于执行根据本发明方法的更为精细的流程图。这种装置包括参照图2所述的部分，并且这些部分执行与之前所述相同的功能。在图3所示的实施例中，封装物件2的容器1置于较大外室14中，外室14具有盖39或者诸如门的其他访问装置。雾化物以之前所述的方式从雾化器17传送到容器1，馈送管路穿过外室14的壁。来自大气的空气通过风扇或鼓风机30吸入，通过单元31中的传统装置调节(例如，加热至45℃，并将水去除至20％RH)，并在36处传导至外室14中，然后作为流体流25在容器1外部的半透性织物9的表面附近被切向引导。该外流的空气流在37处从外室14排出，然后可选地通过阀32和止回阀33引导而通过调节器31进行再循环，或者在催化焚化炉34中进行处理(这是所希望的，但并非必要的)并在35处排放。诸如38的另装的风扇可以可选地设置在室14的出口侧37上。
在上文所述实施例的优选变例中，选用NAFIONTM膜替代上文中所述的用于半透性膜9的KIMGUARDTM织物。NAFIONTM为四氟乙烯和全氟-3,6-二恶烷-4-甲基-辛烯-磺酸(perfluoro-3,6-dioxa-4-methyl-octene-sulfonic acid)的共聚物。这种材料是亲水性的并具有极高的结合水。NAFIONTM能够吸收22％重量含量的水。在该变例中，吸收以第一级动态反应进行。在称为全蒸发的连续过程中，水分子穿过所述膜，然后蒸发到周围空气中，直至达到与外部湿度的平衡。在膜外侧上的外流的空气流使湿气从外表面快速去除，并加速全蒸发过程。不同于分子仅仅扩散通过开口孔的简单渗透，在全蒸发中，所述膜在选择性地使分子从膜的一侧吸到另一侧的过程中是起作用的，并且该膜可以针对不同类型的化学分子而以不同速率进行上述过程。
在本说明书中上下文述及之处，可参照的半透性织物或膜包括适用于全蒸发的织物或膜以及仅适用于简单渗透的织物或膜，并且可参照的渗透包括全蒸发。也可使用除了所述膜之外的其他膜，所使用的膜可包括适于全蒸发的膜。
图4示意性图示了本发明所用容器的第二实施例，其中，设置有盒40，盒40通过半透性膜隔离部9被分成两个室。所述隔离部可被支撑或加强。在当前示例中，上室41为杀菌封装部，其在功能上相当于容器1，并具有壁4、底板3和盖5，盖5可移除以使物件2能够被密封在上室中。物件2被支撑在开放筛网或网栅10上。在盖5与内部之间的密封件6当盖处于其密封关闭状态时防止细菌进入。可通过诸如夹子的任何合适装置(未示出)使盖5保持就位而紧靠密封件6密封接合。底板3限定大开口43，大开口43从上室穿至下室，并且被覆盖以半透性膜或织物9，半透性膜或织物9在本示例中为NAFIONTM膜。所述盒的上室41包括具有阀11和连接件12的管状入口13，并可选地包括具有阀45的出口管44。
下室46具有可连接到外流空气源的入口47，所述空气源优选地关联到特定装置(加热器、冷凝器，等)，以根据温度和相对湿度对其进行预调节，下室46还具有空气出口48。
使用中，本实施例可连接到类似于之前参照图2所述的回路中。上室41的内部可通过气雾剂入口管9和阀10连接到雾化器17，其连接方式类似于连接到图1中容器的方式。如果设置有出口45，则其关闭。气雾剂不能通过膜9穿出上室41，并且高浓度密度的过氧化雾化物可构建在室41中。当浓度足够高时，室41可密封。下厢46的空气入口47在36处连接到图2的空气源，而下室出口将在37处连接到图2中的回路。因此，下室46执行图2中由较大室14所执行的功能。空气流在入口47处流入下室46，通过下室46，并经过NAFIONTM膜的表面(在上室41外部)，且通过出口478流出，从而快速地将蒸气从下室46去除，并接着使蒸气加速渗透移出上室41。随着水蒸气被去除，在室41中的过氧化物溶液雾化物颗粒变得更浓缩且更小。随着该过程继续进行，最终所有气雾剂均包含非常浓缩的过氧化物溶液，过氧化物仍然在大气压下以类似过氧化物去除速率的速率蒸发，直至没有气雾剂残留并且物件被干燥且杀菌。如上文讨论，在已经接收了足够的气雾剂并且已经经过足够的时间来实现所希望的消毒/杀菌的速率之后，可允许暖空气、干燥空气或干暖空气循环进入、通过和排出上室，从而加速将残留的过氧化物(如果还存在的话)减少到可接受的水平。
现在将参照图5a和5b来描述非常优选的第三实施例。在本发明所用的容器的该实施例中，该容器为袋50，其由半透性膜形成。所述袋优选地在一端51开口，从而使物件可插入在其内部。在本示例中，待消毒的物件为超声波射线探针55，其具有长缆线53，该长缆线在远离探针的缆线端设置有电连接件。在这种情况中，足以在所述袋里放置需要杀菌的探针部分，并将探针的连接缆线和电连接件(或至少不需要杀菌的部分)延伸而留在袋外。图中仅示出了接合探针的缆线的一小部分。一旦物件部分被置于袋59中，则开口端51就可通过任何合适装置进行密封。在本示例中，开口颈部围绕所述缆线进行环绕并扎紧，以将探针密封在袋内部，如图5a和5b顺序所示。在物件可被完全放置在袋中的情况下，袋的颈部可通过如下方式封闭，例如，通过加热密封或卷绕端部并夹紧卷绕部，通过使用可移除的密封剂或封泥，或者通过其他合适装置，从而防止在杀菌之后和在重新打开之前使细菌侵入袋50。应理解的是，袋50并不需要完全由半透性膜制成，而可包括由其他合适材料制成的一个或多个片(panel)，例如强韧的透明的不可渗透膜。
袋50可呈任意合适的形状，并且可被加强以保持其形状，或者可包括可移除的骨架结构以帮助保持形状以及处理，或者可为无定形。优选的是，所述袋设置有整体气雾剂输入端口52，并可通过该端口连接到诸如图2中16所示的雾化器出口，所述端口可装配有止回阀，从而使气雾剂或流体可仅仅流向所述袋的内部，或者可具有自密封部分，注射栓(spigot)可通过该自密封部分引入。端口52可设置有保护性封套或盖。
在本实施例中，将所密封的物件包含于其中或将待杀菌的物件部分密封于其中的袋50，被置于如图6、7所概括性显示的控制柜60中，控制柜60设置有适于将整体袋部分连接到气雾剂源的装置。图6、7中所示单元适于在某一时刻对两个袋50进行杀菌，不过所述单元也可设计用于一个或其他任意数目的袋。
如图6所示，控制柜60具有两个室14，其中，袋50可处于悬置状态，并且这两个室可采用铰接门61之类的装置进行封闭。控制柜60包括雾化器17(图6中不可见)，雾化器17的气雾剂出口16(图6中不可见)可采用软管62和连接件63进行连接，以与袋50的入口端口52相互接合地连接。然后，门61(图6中只示出其中之一)可以关闭以包围袋50。
与控制柜60的控制面板64电连接的回路设置为，使得雾化器17根据所选的程序而启动，从而以预定速率和持续时间(例如间歇性地，例如针对诸如2分钟的时段，2秒on且5秒off)，使得作为雾化物的含有过氧化氢(例如35％)的气雾剂通过软管62和连接件63传入袋50中。控制柜60和铰接门壳体61配合，以提供包围所连接的袋50并在功能上相当于图3中外室14的隔离环境。控制面板64还设置而使外流空气流在袋50的外表面上循环，以去除渗透出的水蒸气和过氧化氢。举例而言，空气可通过风扇从单元后部抽吸，经过加热元件65，并受限于所述室的设计而流过袋的表面。然后，上述空气可在顶部排放(如果所述单元被设计以烟柜方式进行操作)，或者在排放之前被引导经过过氧化物催化焚化炉(图中未示出)。图7示出了图6中的概括性单元，其中的门关闭。
示例1
类似于图1所示但呈方形形式的室设置有TYVEKTM织物的膜，所述室具有0.5升的容积，所述膜具有110cm2的面积。所述室放置在图3中回路的外室14中，该室在如下状况下运行：
在两分钟的雾化持续时间中，雾化物注入到所述室中，其中雾化器根据占空因数(duty cycle)A运行。在两分钟结束后，所述盒被密封，并且空气作为逆流(counter current)经过膜的外表面达8分钟(总共运行10分钟)。在两分钟的雾化(雾化物注入)和随后的8分钟中，水蒸气和过氧化氢蒸气在杀菌室中的浓度得到监控。水蒸气和过氧化氢在外部空气流中的浓度也得到监控。(在实践本发明的过程中，优选的是，在上述循环的早期阶段或者晚期阶段使外流空气流流动)。
图8以图线示出了在10分钟时段中水蒸气的浓度(表达为相对湿度)和过氧化氢蒸气的浓度(表达为ppm)如何在容器1中随时间变化。温度也得到监控，并保持在50℃，而且在整个过程中只有微小变化。
参照图8，可以看出，水蒸气浓度快速攀升而达到大约40％的湿度(在大约3.5分钟内)，此后至大约9分钟时下降，然后快速下跌。在大约最初的3分钟内(此时雾化已经停止)，容器1中的过氧化氢蒸气也快速上冲至略高于3000ppm，此后至9分钟时基本上呈指数下降，然后在大约9分钟时快速下跌至小于大约100ppm。可以相信的是，过氧化物和水蒸气浓度初始的快速升高表示容器中水蒸气的局部压力与雾化物中的水之间的快速平衡，出现峰值的原因在于，过氧化物浓度达到使过氧化物与水蒸气处于恒定比率的点，而下降的原因在于，在所述室中残留的水量由于去除而减少。在10分钟后，在从所述室取出的物件的表面上可检测到小于1mg/cm2。
采用占空因数B和C可获得及其相似的结果，不过需要更长的水去除时段。
示例2
重复示例1，不过采用12.0L/min的外流空气流速率。由结果非常类似于之前的概图，不过水和过氧化物的去除均快得多，过氧化物基本上在大约7分钟之内被去除。
示例3
在该示例中，重复示例1的过程，其中采用与示例1相同的情况，不过采用KIMGUARDTM膜9替代TYVEK膜9。结果显示于图9中。
示例4
在该示例中，重复示例1的过程，其中采用与示例1相同的情况，不过采用NAFIONTM膜替代TYVEK膜9。所获得的结果非常类似于采用TYVEK和KIMGUARDTM所获得的结果。
示例5
图10示出了对来自容器的水蒸气的抽取速率如何根据不同的外流空气流速率而随时间改变。在该示例中，使用KIMGUARDTM膜9而且其情况与示例1相同。外流空气流流动得越快，则水被去除得越快，不过这要服从于下降返回的规律(law of declining return)。尽管将空气流从0增加到4.5m/s有明显的益处，不过从4.5到9.0m/s的过程益处不大，而从9.0到12.0m/s的过程益处更少。
图11示出了针对过氧化氢的抽取速率(初始浓度35％)的相应效应。过氧化氢的量快速下降，并且通过空气流使去除显著增强，但将空气流速率增大到高于4.5m/s的益处较小，而增大到高于7.5m/s的益处更是微乎其微。采用TYVEK或NAFION所获得的结果极其相似。
示例6
使用KIMGUARD作为膜织物来重复示例1，不过其中改变馈送到雾化器的过氧化氢的浓度。
外流空气流的流速为3m/s。如图12和13所示，分别显示了作为时间的函数的容器1中过氧化物的RH％影响及其浓度影响。在欧洲标准(ECETOC，1996)下，35％或更低的过氧化氢溶液将不会被分为基于兔类的皮肤刺激物，并能够在不进行专门预防的情况下进行处理。图12、13中显示，也可使用低于20％的过氧化物初始浓度，但其代价是去除时间略微增加。
示例7
当膜9为KIMGUARDTM半透性膜时从端口45排出的气雾剂中的雾化物的颗粒尺寸与采用NAFIONTM膜9时的颗粒尺寸比较。经发现，颗粒尺寸分布作为半透性膜外部的外流空气流速的函数而移向较小颗粒。
表1－4例示了这种效应。表1显示，在不同温度下采用30％过氧化氢溶液馈送的超声波雾化器中的雾化物的颗粒尺寸分布。
表1
表2显示当采用NAFION时在外侧上的不同空气流速下雾化物的颗粒尺寸数据。
表2
表3显示当采用KIMGUARD时在外侧上不同空气流速下雾化物的颗粒尺寸数据。
表3
示例8
表4图示出，以KIMGUARD袋用作容器的系统的生物杀灭剂功效。在我们的共同待审的申请中对于微生物学进行了描述。所述袋具有644cm2的表面积。在整个暴露时间中，RH＝20％的空气沿着袋外部以12m/s被吹动。在5分钟内雾化10％的过氧化物溶液并且在2分钟内雾化30％的过氧化物溶液，从而获得生物负担下降的对数为6。最终残留的过氧化物浓度低于250ppm。在物件表面上的残留物低于1mg/cm3。
表4
示例9(残留物)
重复示例2，不过采用不同的占空因数并使用由不同材料制成的样本，所处条件如下所示。然后测量残留过氧化物的水平。表5示出了通常在DU探针上发现的代表性的所选材料上的残留过氧化物的水平。在该示例中：
传送总计达1分钟；
暴露时间为2分钟；
干燥/通风时间为2分钟；
总经历循环时间为5分钟。
表5
*下文中化验检测水平**丙烯腈丁二烯苯乙烯(stryrene)
虽然本发明已经在此参照作为杀菌剂的过氧化氢进行描述，不过本发明可使用其他过氧化物、过氧化合物、或者其络合物。可使用其他类型的生物杀灭剂，包括但不限于卤代生物杀灭剂、酚类生物杀灭剂和四元化合物(quaternary compound)生物杀灭剂，并优选使用不同于水的溶剂。同样地，虽然本发明在此的示例已经主要参照具有35％过氧化物的起始溶液，不过也可采用其他起始浓度，不过优选采用在大约20％至35％之间的浓度。
具有至少部分为半透性膜或织物的壁的容器可呈任意合适形状和设计，这要根据其中所述工艺的需要，并可采用使微生物组织不可渗透的任何方式进行密封。可以基于在此提供的示范说明选择其他半透性膜或织物。
容器可持久连接到雾化器回路，或者能够通过管和栓连接、通过合适的连接件或其他装置实现连接或断开连接。装置可由任意合适材料制成，并且可通过器件监控上述过程，优选地监控容器外部流动而非其内部，但是如果希望，则也可监控容器内部状况。雾化器不需一定为超声波式的，而可采用用于形成气雾剂的任何其他装置，包括溅射器、喷射器、和其他装置。可以想到的是，过氧化物可作为气雾剂被预置和存储在气雾剂容器中，并可置于气雾剂容器中。还可想到的是，具有超声波变换器的盒可用来在封闭容器内原处产生气雾剂，该封闭容器电连接到外部以进行启动和控制。
尽管高度优选地采用气雾剂进行杀菌，不过本发明的概念也可用于如下过程：预定的诸如过氧化物的固态或液态杀菌剂作为气体或作为随后被气化的固体或液体被装容在容器中。多种这类过程已被描述(例如在US6451254、US6673313、US6656426中)，所有这些过程均要求包括：通过降低压力来浓缩过氧化氢溶液，从而优选地在蒸发溶液之前通过真空泵蒸发水并去除水。在此示范说明的原理可用于通过利用膜渗透或全蒸发在这类蒸发过程中浓缩过氧化物，而不需要降低压力。不过，由于杀菌剂损失，因而将会丧失本发明中采用气雾剂的益处(描述于我们的共同待审的申请中)。
如果腔体或者具有一个或多个腔体的诸如内诊镜的器件将要进行处理，则气雾剂可被引导经过所述腔体，并围绕其外部，并且，为此目的，合适的连接件或歧管可例如设置在图4的盒的室41中。
尽管已经参照示例对上述过程进行描述和例示，其中，整个过程在一个容器中进行，不过可以理解的是，上述过程的各步骤可在不同的室中进行。例如，浓缩雾化物(和/或蒸气)的步骤可在一个室中进行而不降低压力，而使物件接触浓缩雾化物(和/或蒸气)的步骤可在不同容器中进行。
本发明可采用其他形式实施，而对于本领域技术人员显见的根据本发明示范说明进行的所有这样的变例均被认为处于在此公开的创造性概念中。