DIS POSITIVO Y M ÉTODO PARA ELI MI NACIÓN DE MICROORGAN ISMOS PATÓG ENOS PARA EVITAR EN FERM EDADES Y ELI MI NAR LA CONTAMI NACIÓ N CAUSADA POR LOS MISMOS.
La presente i nvención se refiere generalmente a un dispositivo o mód ulo q ue a través de la combinación de dos técnicas, consistentes en la transformación de oxígeno puro u oxígeno en el aire atmosférico en ozono (transformación de 02 en O3), por med io de una descarga de corriente eléctrica de alta tensión , en combinación con radiaciones de amplio espectro λ > 3000, adaptándolo a diversas situaciones y/o circunstancias sirve para la eliminación de microorganismos patógenos tales como bacterias, virus, hongos y esporas, con lo cual se previenen enfermedades transmitidas por aquellos, así como para eliminar la contaminación causada por d ichos microorganismos patógenos en alimentos, objetos, instrumentos, agua y aire, etcétera. Particularmente aplicado a bandas de d istribución , portales de acceso a habitaciones o naves, cámaras, recipientes y recintos cerrados permite q ue a través de un control de la concentración y tiempo de exposición a las radiaciones de amplio espectro y al Ozono, pueda aplicarse d irectamente sobre seres vivos, sin afectar su salud , obten iéndose un poder de absorción y/o penetración y oxidación , elimi nando
todo tipo de microorganismos patógenos, evitándose contagios de enfermedades, sin detrimento de la calidad en sabor, olor, y color de los elementos a que se aplica, así como evitando por dicha exposición y foto reacción , daños en la salud de los usuarios. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es comúnmente sabido q ue muchas formas de enfermedades infecciosas se transmiten por un uso indebido de los medios conocidos para prevenir la desinfección o las limitantes Inherentes a d ichos medios, como iodo, cloro, flúor, detergentes o desinfectantes qu ímicos aplicados a la piel o instrumento u objeto a desinfectar. Se sabe asimismo q ue muchos microorganismos patógenos se encuentran en el aire q ue respiramos o que pueden ser llevados de un lado a otro por el viento. Los métodos de prevención de infecciones conocidos, pueden ser altamente ineficaces cuando no son empleados en forma rutinaria y metódica. Desafortunadamente el uso de agentes químicos puede causar reacciones alérg icas en las personas, contaminar alimentos, alterar el sabor, olor y color de los elementos a los cuales se aplica, entre otros factores indeseables. Ha habido cierto n úmero de intentos de integrar los elementos germicidas consistentes en rayos ultravioleta ,
peróxido de hidrógeno y ozono cuyos efectos son bien conocidos. El arte previo nos ind ica en las patentes norteamericanas 4,289, 728 y 4,366 , 1 25 q ue la combinación de peróxido de hid rógeno y ozono para efectos de esterilización que se req uieren altas temperaturas para la eliminación de organismos patógenos más resistentes, lo que las hace ineficaces y costosas. Asimismo tenemos que la mayoría de las patentes otorgadas establecen la creación del ozono a partir de la radiación de rayos ultravioleta, como en las patentes Norteamericanas U . S.6, 254, 625 (Roshental Cenayda et Al) y U . S.5, 536, 400 (Jeffrey L. Schultz), la patente Europea ES 2, 150 490 T (Vortex Corp), con long itudes de onda de menos de 200nm. Lamentablemente esta forma de generar ozono se encuentra limitada pues en longitudes de onda entre los 200nm y los 300nm se descompondrá el ozono convirtiéndolo de vuelta en oxígeno molecular. Siendo q ue en muchos casos actuando únicamente los rayos ultravioletas en longitudes de onda de menos de 200nm no son suficientes para eliminar a todos los microorganismos patógenos lo que impone en muchos casos una contradicción, pues si se tiene q ue elevar la longitud de onda se descompone el ozono, por tanto no puede haber una combinación 1 00% efectiva a partir de la creación de ozono a partir de los rayos ultravioleta .
Asim ismo las dos anteriores, la patente 5,614, 151 (Th urston C. Le Vay et al) y la solicitud de patente Europea E P 0 341 069 A2 (Elopak Systems AG) contemplan el uso de rayos ultravioleta y presencia de ozono en la esterilización. La invención q ue aq u í se describe ofrece la ventaja de usar rayos ultravioleta y ozono pero en forma secuencial, de tal manera q ue interactúan eliminando el primero en una longitud de onda rango de 2537 ángstroms ciertos microorganismos patógenos y erimatisando las esporas, en su caso, para su apertura, en tanto que el segundo elimina los microorganismos q ue pudieran haber resistido la acción de los rayos ultravioleta y con su acción oxidante elimina la espora ya abierta por aquel medio eritematoso, en tanto q ue la onda de rayos ultravioleta en esta invención a 2537 ángstroms, podría descomponer el ozono reconvirtiéndolo en oxígeno y qu itándole sus cualidades oxidantes. Asimismo, en el arte previo relativo se impone la necesidad de inyectar el oxígeno a través de ventiladores o d iversos métodos para su transformación en ozono, en tanto que en la invención que se describe a contin uación se aprovecha la presión atmosférica para llevar el aire al dispositivo en donde el oxigeno contenido en el mismo se convertirá en ozono por virtud de la aplicación de corriente eléctrica que crea u n campo electrostático, el cual no se da conj untamente con los rayos ultravioletas, que en virtud de su
longitud de onda eventualmente podrían llegar a descomponer el ozono así creado. En el caso de la solicitud WO 93/06871 (J . Mortensen & Co. Ltd) encontramos el efecto inverso y que es a partir de inyectar ozono a un fluido, someterlo a rayos ultravioleta, con el fin de descomponer el ozono y q ue el oxígeno quede en el fluido esterilizado, en forma totalmente contraria a la reivindicada en la presente invención. Alegando además q ue lo contrario l levaría much ísimo tiempo. Situación que no se da en la invención q ue se reivindica, toda vez q ue por virtud del tiempo de exposición a la radiación como por el tiempo de exposición al efecto oxidante del ozono creado a partir de un campo electrostático, y por ende en un volumen superior al posiblemente creado a partir de rayos ultravioleta, tiene un tiempo de exposición relativamente corto, q ue generalmente es de 6 segundos para la esterilización de un objeto en la cámara de esterilización. La presente invención contemplada en este novedoso d ispositivo y método para eliminación de microorganismos patógenos para evitar enfermedades y eliminar la contaminación causada por los mismos, provee u na forma seg ura, barata y efectiva de desi nfección a través del uso de energ ía ultravioleta en conjunción con ozono producido a partir del oxígeno q ue se encuentra en el aire, sin necesidad
de inyección o impulsión del aire a la cámara de generación de ozono. La energía ultravioleta es una radiación con longitud de onda menor que la radiación de la luz visible. La región de prod ucción de rayos o energ ía ultravioleta (UV) se puede dividir en cuatro bandas traslapadas, también l lamadas radiación de "Luz Negra" que van desde los límites de la luz visible dentro del espectro bajando hasta los 3300 ángstroms en donde es efectiva activando las substancias fluorescentes y fosforescentes muchas de las cuales se Inician hacia los 3650 ángstroms. Las long itudes de onda entre aproximadamente 2800 y los 3200 ángstroms es la banda de eritema, causando la quemadura de sol. El bronceado y otros efectos biológicos es un efecto importante de la exposición de la piel humana a los rayos UV y nos suministra un medio practico de valoración de las exposiciones e intensidades de las fuentes prod uctoras de UV, cuando de seres humanos se trata. Las determinaciones más recientes para las longitudes de onda correspondiente a la línea espectral eritematosa son de 2950 ángstroms y mayores siendo prácticamente igual al poder espectral de la energ ía UV en la pigmentación de la piel (Blanca), habiéndose desarrollado una nomenclatura sistemática para esta región, siendo la unidad de poder eritematoso el Viton-E por cm2 el cual equivale a 10 de energ ía radiante por cm2 en la long itud de onda de 2967
ángstroms, para lo cual es máximo el poder eritematoso, por lo que el valor relativo del poder eritematoso para esta longitud de onda 2967 se toma igual a la unidad. La radicación en la banda bactericida desde los 3000 ángstroms hasta los 1850 ángstroms, es letal para los microorganismos. La radicación en la banda de desodorización con onda corta del orden de los 2000 ángstroms genera ozono el cual tiene de sí, propiedades desodorizantes, bactericidas, fungicidas, virucidas y esporicidas. El Poder letal de la energía UV para este tipo de microorganismos, esta determinada por la longitud de onda de la radiación, la densidad del flujo radiante incidente sobre el micro-organismo (watts por unidad de área) y el tiempo de exposición, y la longitud de onda para la destrucción de microorganismos con mayor resistencia es más efectiva en los 2537 ángstroms. 1 VITON x CM2 = UW/cm2 WATTS RADIADOS EN LA REGIÓN ESPECTRAL DE 2537 ANGSTOMS.
FUENTE POTENCIA WATTS VITON-E WATTS RADIADOS SUMINISTRADOS G8TS 8 1.5 84,000
G15T8 15 2.9 160,000
G30T8 30 7.3 400,000
AH-6 1000 21.0 3'500,000
El tiempo necesario para el mínimo eritema perceptible en una piel blanca corriente. Fuente Potencia Watts Tiempo en minutos G8TS 8 5.0 G15T8 15 2.7 G30T8 30 0.7 AH-6 1000 0.05 Poder germicida El poder germicida de la energía radiante es máxima en la región de 2537 ángstroms y disminuye rápidamente al aumentar a 2538 la longitud de onda. El poder germicida relativo determinado con el Baclllus Coli para energías de diferentes longitudes de onda es el siguiente: λ=2537 100% λ=2700 87% λ = 2800 60% λ=2900 30% λ=3000 6% λ=3100 1.3% λ=4000 0.01%
Que varia entre una milésima y una diezmilésima del poder de la energía radiante a λ=2537, la resistencia de los micro-organismos a la energía germicida varia con la relación a la resistencia del Bacillus Coli. La exposición es el producto de la intensidad por el tiempo por lo que para cada microorganismo requerirá una exposición de UV determinada. Ozono El ozono es una variedad alotópica del oxígeno, su molécula triatómica O3 se genera por la activación de la molécula diatómica O2 del oxígeno. Esta activación puede ser provocada por la acción de una descarga eléctrica (rayos) o por la energía irradiada de los rayos ultravioleta. El Ozono (03) es un componente natural del aire limpio y seco atmosférico, como el oxígeno, nitrógeno, argón, etc. En una proporción de 0.000002% En volumen existiendo en la atmósfera 190 X 106 TM Peso molecular 48 Temperatura de condensación -112°C Temperatura de fusión -192°C Temperatura crítica -12.1°C Presión crítica 54 Atmósferas. Densidad (Líquido a 182°C) 1.572 Gr/cm3 Peso del litro de gas a 0°C y 1 Atm. 2.144 gr.
1 .3 veces más pesado q ue el aire.
Con temperaturas normales el ozono se encuentra en estado gaseoso, en d isolución inestable en el aire o en el oxígeno descomponiéndose relativamente rápido convirtiéndose nuevamente en oxígeno (02); en el agua presenta también gran solubilidad . El ozono (O3) Oxigeno naciente u oxígeno activo con un gran poder oxidante (el mayor después del fl úor) cede uno de su tres átomos rápidamente y transformándose nuevamente en oxigeno ordinario diatópico (02); es mundialmente reconocido que las aplicaciones adecuadas de ozono tienen un poder bactericida, viricida, fungu icida, esporicida y desodorante, destruyendo con gran rapidez estreptococos, estafilococo, colibacilos, etc. Así como las más enérgicas toxinas d ifterianas y tetánicas. Se prod uce de manera natural en las altas capas de la atmósfera med iante la acción de los rayos ultravioleta sobre el oxígeno atmosférico y con las descargas eléctricas de las tormentas, formando la llamada ozonósfera o capa de ozono, cuya misión es precisamente filtrar, absorber y reflejar la radiación ultravioleta procedente del sol . Poder Microbicida
Es q uizás la propiedad más importante del ozono y por la q ue más aplicaciones se le atribuyen. Los entes patógenos pueden localizarse en todo tipo de superficies, en fluidos, flotando en el aire, etc. , siendo bastante frecuente, tal y como se indicó con anterioridad q ue a través de los mismos se transmitan todo tipo de enfermedades contagiosas, especialmente en sitios cerrados donde exista una g ran concentración de personas con poca renovación de aire y ausencia de luz solar. El ozono es considerado, debido a sus propiedades altamente oxidantes, uno de los agentes microbicidas más rápido y eficaz q ue se conoce, siendo una de sus
-principales ventajas, con respecto a otros bactericidas, q ue este efecto se pone de man ifiesto a bajas concentraciones (0.01 P. P. M. ) y d urante períodos de exposición muy cortos. La innovación tecnológica aq uí presentada para la exterm inación de micro-organismos patógenos consiste en la util ización de las dos técnicas germicidas en forma secuencial en u n dispositivo q ue regu le la secuencia y tiempos de exposición a cada germicida , en forma altamente eficaz y barata, aprovechando el poder eritematoso de la energía de rayos ultravioleta, provocando, aún en el caso extremo de las esporas,
eritemas capaces de ocasionar la apertura de la espora por donde posteriormente penetrará el ozono, el cual con su cualidad oxidante, hará lo propio en el interior, eliminando as í la espora. Esta innovación tecnológica nos permite, a través de un d ispositivo, someter a cualq uier objeto y/o fluido, incluyendo seres vivos, al poder germicida por un lado de los rayos ultravioleta y en forma inmed iata y secuencial al poder germicida del ozono creado a partir de una corriente eléctrica y no de los rayos ultravioleta, el cual no solo penetra sobre la superficie, sino q ue puede llegar a lugares más recónditos, permitiendo q ue la invención tenga aplicación para la esterilización de prácticamente cualq uier objeto donde pueda introducirse el ozono. Las aplicaciones prácticas pueden ir desde la esteril ización de productos específicos, tales como un teléfono celular, u na pieza de correo o un radiolocalizador introducido a una sala de operaciones, como u n acceso a u n recinto (aeropuertos, estad ios) o una habitación (salas de operación , recámaras , oficinas, cocinas, baños) o nave (avión , barco, automóviles, autobuses), el empacado de productos, comestibles o no, aire acond icionado, fluidos (agua), granjas de seres
vivos en ambientes controlados (cerrados), preparación de alimentos, etc. DESCRI PCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS A continuación se describen los detalles de la invención haciendo referencia a las i lustraciones, las cuales ayudan a comprender los aspectos novedosos de la misma. La Figura 1 muestra un diagrama de un dispositivo concentrado en un módulo 17 adaptable contenido dentro de una carcaza o cubierta metálica 1 , generalmente de acero inoxidable u otro material resistente a la emisión de rayos UV y ozono, dentro de la cual se monta una lámpara de rayos ultravioleta (UV) 2, que cuenta con un sistema de ignición 7, controlado por el controlador del módulo (PLC, Time relay) 6, una vez activado el interruptor principal 12. Esta lámpara de rayos ultravioleta cuenta a su vez con un deflector de aluminio o reflector 4 para evitar daños a la vista o exposición innecesaria de los usuarios del módulo (no mostrados), el cual puede ubicarse sobre la lámpara 2 o por debajo de ella, dependiendo de la ubicación del módulo o dispositivo 17 y el fin que se persiga con su uso. Al lado de la lámpara de rayos ultravioleta 2 en forma paralela se encuentran cuatro o más válvulas al vacío 3, que a partir de una corriente eléctrica
crean un campo electrostático que redunda un mayor volumen de ozono dependiendo de las necesidades de volumen de transformación de 02 en 03 dependiendo a su vez del objeto u objetos al cual va dirigido y los elementos patógenos que se desea eliminar. Estas válvulas al vacío 3 se aseguran a la carcaza o cubierta metálica a través de soportes específicos
9, y se encuentran recubiertas de malla de acero inoxidable
10, para que a partir de la inducción de aire o gas atmosférico por la rejilla ubicada en la parte superior 1 1 , como resultado de la propia presión atmosférica, transformen oxígeno (O2) en ozono (03) para la acción esterilizadora. Dicho módulo recibe la energía requerida para hacer funcionar la lámpara de rayos ultravioleta 2 y las válvulas al vacío 3, de un transformador de voltaje 1 1 5 /alto voltaje 5, ubicado en la parte superior de la lámpara de rayos ultravioleta 2 hacia la derecha de la rejilla de inducción 1 1 y junto al controlador del módulo 6. El funcionamiento del dispositivo es regulado por un controlador del módulo 6, el cual se programa para limitar el tiempo de encendido de la lámpara de rayos ultravioleta 2 y emisión de ozono derivado de la conversión de 02 en 03 por las válvulas de vació 3, y evitar así posible daños (eritema) a la piel de los usuarios (no mostrados) o bien al objeto u objetos (no mostrados) que se requiere esterilizar y que pudieran verse
afectados por la emisión de rayos ultravioleta. Para evitar sobrecargas de energía, el sistema se encuentra protegido por un fusible que se ubica dentro de un portafusibles de cristal 13, justo en la parte posterior del interruptor principal 12. Este módulo 17, cuenta asimismo con luces indicadoras 14, de la operación que se esta realizado y que permiten al usuario u operador (no mostrado) determinar el tiempo de exposición tanto a rayos ultravioleta como al ozono. Por último, dicho módulo o dispositivo 17, cuenta en la parte anterior del dispositivo 17 al lado izquierdo con sensores de ozono, de rayos ultravioleta y de proximidad 15, para conocimiento del usuario (no mostrado) evitando o previniendo una sobre exposición a estos elementos. Por último, la figura I establece la existencia de una cámara esterilizadora 16 en donde se pueden introducir él o los objetos a esterilizar (no mostrados), pudiendo variar dicha cámara en tamaño y proporción dependiendo de los fines esterilizadores buscados, pudiéndose montar el dispositivo 17 sobre en una banda de distribución (no mostrada) o sobre una bandeja de dos vías (no mostrada) o sobre un portal (no mostrado). Todo este dispositivo 17 operado por un interruptor principal 12, localizado en la cara anterior del mismo, a la derecha, pudiendo variar su ubicación inclusive haciéndose a control
remoto (no mostrado) dependiendo de los objetos a esterilizar (no mostrados) y ubicación del dispositivo 17 por este motivo. DESCRI PCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓ N De acuerdo con un primer aspecto de la invención, haciendo referencia a las Fig uras 1 y 2, el d ispositivo 1 7 se caracteriza porque comprende un mecanismo que, al encenderse el interruptor principal 12 y ponerse en contacto o ubicar un objeto o fluido en la parte denominada cámara de esterilización 16, se activa una lámpara de rayos u ltravioleta 2 por u n lapso determinado de tiempo llegando a λ=2537 ángstroms, lo cual dependerá en cada caso del elemento patógeno a destruir. Durante este lapso se encenderá la primera de las tres luces ind icadoras 14. En esta etapa, por ejemplo, la rad iación es suficiente para "abrir" la carcaza de u na espora. Posteriormente y en forma casi instantánea a la termi nación de la rad iación con luz ultravioleta, las válvu las de vacío 3 crean un campo electrostático q ue convierte el oxigeno (02) en el aire en ozono (O3), activándose la sig uiente luz ind icadora 14. Destacando q ue este oxígeno (02) se incorpora a la máquina por virtud de la presión atmosférica, a través de la rejilla ideada para este fin 1 1 , por lo que el volumen de ozono a generar dependerá de las atmósferas a q ue se encuentre operando el aparato y la magn itud del campo electrostático relativo. Toda vez q ue el
tiempo de interacción del ozono variara con las necesidades del objeto o fluido a esterilizar, este tiempo de exposición será previamente programado a través del controlador del mód ulo 6 correspondiente. En este supuesto y contin uando con el ejemplo anterior el efecto oxidante del ozono, oxidará el interior de la espora eliminándola. Terminado el tiempo mínimo de exposición al ozono, la tercera luz indicadora 14 dará la señal correspondiente, con lo cual se establece q ue puede reiniciarse nuevamente el proceso, después del cual existe una eliminación de elementos patógenos de hasta 99.9% . Una vez terminado el proceso o reproceso, cuando ya no existe más generación de ozono, el residual, por su naturaleza inestable, es rápidamente reconvertido en oxígeno (02) por virtud de la acción de la luz solar o la luz de la habitación en donde se opere la máq uina. Ahora bien , este mód ulo y el método de esterilización tienen aplicación en d iversas ramas de la ind ustria , de la cual proporcionaremos algunos ejemplos, sobre pruebas de laboratorio real izadas. En principio puede implantarse el d ispositivo sobre una banda de distribución , y a través de la programación relativa por cuanto a tiempos de exposición a los elementos germicidas, esterilizar un producto antes de su empacado, tales como alimentos. En otra vertiente, se puede implantar sobre una bandeja de doble salida, de modo q ue el
objeto se introduzca en la máquina por un lado y se retire por el otro una vez terminado el proceso, tal como un teléfono celular o radiolocalizador q ue se introduzca en un q uirófano, la humedad residual es tan baja q ue en la mayoría de los casos no afecta los componentes electrónicos de estos aparatos. Asimismo puede implementarse en un portal de modo tal q ue cualquier persona q ue atraviese el mismo, se detenga y se exponga brevemente a la radiación de rayos ultravioleta antes de la eritema y posteriormente al ozono en un período determinado, tras del cual los organismos patógenos que se encuentren en la superficie o capas hasta donde pueda llegar el ozono, serán eliminados, hasta en un 99.9% según mediciones en laboratorio. Asimismo se puede instalar dicho mecanismo en la toma principal de aire acondicionado y siguiendo el método ilustrado esterilizar el aire que llega a una habitación. Otra vertiente sería montar el aparato sobre un recipiente cerrado, al cual se introduzcan los objetos a esterilizar, tales como piezas de correspondencia abiertas , paquetes, latas de refresco o alimentos, etc. En casos más dramáticos se puede montar una versión ampliada o varios módulos como el aquí descrito para desinfectar granjas enteras (en recintos cerrados) o lugares en donde hay gran concentración de personas (discotecas, aviones, autobuses, etc.) Los usos del mecanismo aquí descrito y del método de esterilización
son prácticamente infinitos.