ES2553005T3

ES2553005T3 - Aparato de desinfección y esterilización por plasma de gas

Info

Publication number: ES2553005T3
Application number: ES12798344.3T
Authority: ES
Inventors: Christopher Paul Hancock; Steven Morris
Original assignee: Creo Medical Ltd
Current assignee: Creo Medical Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: AU2012342254B2; AU2012342254A1; IN2014CN04660A; HK1201211A1; PT2782604E; CN104066456A; CA2887384A1; WO2013076458A2; GB201120278D0; CN104066456B; DK2782604T3; US9308285B2; CA2887384C; GB2496879A; US20140319382A1; EP2782604B1; JP2015502788A; WO2013076458A3; EP2782604A2; JP6027624B2

Abstract

Aparato de esterilización por plasma que comprende: una cavidad de microondas (22) que se puede conectar para recibir pulsos de radiación de frecuencia de microondas desde una fuente de microondas (52); una zona de excitación de plasma; un acoplador de microondas (44) dispuesto para acoplar energía de microondas fuera de la cavidad de microondas a la zona de excitación de plasma, teniendo la zona de excitación de plasma una trayectoria de flujo de gas a través de la misma; una alimentación de gas (18, 28, 30) que se puede conectar para suministrar gas ionizable a la trayectoria de flujo de gas; y caracterizado por un circuito de generación de señales de excitación (16) dispuesto para suministrar un pulso de energía de radiofrecuencia (RF) a la zona de excitación de plasma para generar un campo eléctrico elevado en la misma para lograr un plasma no térmico en el gas ionizable presente en la trayectoria de flujo de gas, en el que el circuito de generación de señales de excitación (16) incluye un sistema de circuitos de control dispuesto para utilizar una característica detectable de un pulso de radiación de frecuencia de microondas recibida en la cavidad de microondas para causar la generación del pulso de energía de RF.

Description

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DESCRIPCION

Aparato de desinfeccion y esterilizacion por plasma de gas Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a sistemas de esterilizacion y/o desinfeccion adecuados para su uso cllnico, por ejemplo, sobre o en el cuerpo humano o animal. Por ejemplo, la invencion puede proporcionar un sistema que se puede utilizar para destruir o tratar ciertas bacterias y/o virus asociados con el sistema biologico humano o animal y/o el medio ambiente circundante. En particular, la invencion puede ser adecuada para la esterilizacion y/o desinfeccion de las manos de un usuario, por ejemplo, en un entorno cllnico, tal como un hospital, consulta del medico o similares. Este equipo se puede utilizar tambien en la industria alimentaria para la desinfeccion o esterilizacion de las manos de los trabajadores o los alimentos o envases.

Antecedentes de la invencion

La esterilizacion es un acto o proceso que destruye o elimina las formas microscopicas de vida, por ejemplo, microorganismos, bacterias, etc. Durante el proceso de esterilizacion por plasma, se producen agentes activos. Estos agentes activos pueden incluir fotones ultravioleta de alta intensidad y radicales libres, que son atomos o conjuntos de atomos con electrones no pareados qulmicamente. Una caracterlstica atractiva de la esterilizacion por plasma es que es posible conseguir la esterilizacion a temperaturas relativamente bajas, tales como la temperatura corporal. La esterilizacion por plasma tiene tambien la ventaja de que es segura para el operario y el paciente. En el caso de desinfeccion de las manos, el plasma fresco se puede utilizarse en lugar de gel de alcohol, cuyo uso repetido puede causar una serie de problemas relacionados con la piel.

El plasma de presion atmosferica a baja temperatura se puede utilizar para reemplazar los metodos de esterilizacion convencionales y ofrecer clara ventaja sobre los medios de esterilizacion existentes en terminos de su caracter no toxico, efectos de tratamiento instantaneos, y capacidad de producir el plasma en un intervalo de niveles de energla y en una gama de formas diferentes. En un entorno a temperatura ambiente, el plasma se soporta generalmente por campos electro-magneticos (EM). Los electrones absorben energla de un campo electrico y transfieren parte de esta energla a las partlculas pesadas en el plasma. Si no se da oportunidad suficiente para que los electrones transfieran su energla, los componentes del plasma mas pesados permanecen a temperaturas mucho mas bajas que los electrones. Tales plasmas se denominan plasma no termico y sus temperaturas de gases pueden ser tan bajas como la temperatura ambiente.

Un plasma no termico se puede utilizar para crear partlculas de plasma altamente reactivas (incluyendo, por ejemplo, electrones, iones, radicales y otras especies qulmicamente activas) y ultravioleta (UV), que a su vez se pueden utilizar para desinfectar y esterilizar tejidos biologicos, superficies de trabajo externas o instrumentos quirurgicos. Por ejemplo, los fotones UV en el plasma pueden afectar celulas de las bacterias mediante la induccion de la formacion de dlmeros de timina en su ADN. Esto inhibe la capacidad de las bacterias de replicarse apropiadamente. Este efecto puede ser particularmente util cuando es deseable reducir el nivel de bacterias, pero no destruirlo totalmente, es decir, para no destruir la flora natural del cuerpo.

Cuanto mas cerca la fuente de plasma se encuentra con respecto al tejido biologico (u otras superficies) y cuanto mayor sea el campo electrico en el plasma, mayor sera la intensidad y la eficacia del proceso de tratamiento de esterilizacion por plasma no termico.

El documento WO 2009/060213 desvela un sistema de esterilizacion que tiene una fuente de radiacion de microondas no ionizante controlable (por ejemplo, capaz de una modulacion de una forma ajustable) para proporcionar energla de microondas para combinarse con un gas (por ejemplo, un gas inerte o una mezcla de gases inertes) para producir plasma atmosferico. Un ejemplo del sistema descrito en la presente memoria incluye una unidad de division de potencia dispuesta para dividir la energla de microondas (por ejemplo, a partir de una estructura de alimentacion de microondas tal como un cable coaxial) entre una pluralidad de regiones de generation de plasma, en la que una alimentacion de gas se ha conectado para suministrar gas a cada region de generacion de plasma, y en la que las salidas de la pluralidad de regiones de generacion de plasma se han dispuesto espacialmente para suministrar una manta o una llnea de plasma sustancialmente uniforme desde una pluralidad de plasmas generados en cada una de las regiones de generacion de plasma respectiva. Se contemplo proporcionar diez o mas regiones de generacion de plasma alojadas en un marco que define una abertura, en las que los plasmas de las regiones de generacion de plasma fueron dirigidos hacia el interior del marco para proporcionar una manta de plasma para los artlculos que se han hecho pasar a traves del marco. En particular, la presente solicitud describe un aparato para esterilizar las manos en las que chorros de plasma moviles se proporcionaron en una caja en la que se pueden insertar las manos.

Para excitar el plasma es deseable disponer de un campo electrico elevado (por ejemplo, en condition de alta tension o alta impedancia). Por consiguiente, es necesario configurar un estado de alta impedancia a fin de que se genere la alta tension (campo electrico elevado) necesaria para descomponer el gas que. En una realization

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descrita en el documento WO 2009/060213, la condicion de alta tension (alta impedancia) se configura utilizando un circuito de retorno que utiliza un circuito oscilador de baja frecuencia (por ejemplo, radiofrecuencia) y un transformador cuyo devanado primario se conecta al circuito oscilador de baja tension mediante un controlador adecuado y el dispositivo de conmutacion (por ejemplo, chip de control de puerta y un MOSFET o BJT de potencia). La disposicion genera pulsos o picos de alta tension que excitan o de otro modo inician el plasma.

Despues de que se excita el plasma, la impedancia vista por la estructura de alimentacion de potencia de microondas cambia debido al cambio del gas no conductor en el plasma conductor. Aqul es deseable suministrar de manera eficaz la energla de microondas en el plasma con el fin de sustentarla. Es deseable que toda (o la mayorla de) la energla de microondas se acople en el plasma. De acuerdo con ello, es deseable que coincida la impedancia del generador (es decir, la impedancia de la estructura de alimentacion de potencia de microondas) con la impedancia del plasma.

Sumario de la invencion

La presente invencion se basa en la divulgacion del documento WO 2009/060213 para proporcionar un aparato de esterilizacion por plasma de gas que puede ser particularmente adecuado desde el punto de vista de la rentabilidad y la seguridad de los usuarios para su incorporacion en un artefacto de esterilizacion o desinfeccion de manos, producido en masa.

En su forma mas general, la invencion propone un sistema de esterilizacion o desinfeccion en el que se genera plasma no termico en pulsos, en el que cada pulso de energla de frecuencia de microondas utilizado para sustentar cada pulso de plasma se utiliza para activar un pulso de excitacion por radiofrecuencia que excita el plasma. Al sincronizar el pulso de excitacion y sustentar el pulso de esta manera, la invencion puede aumentar la certeza de cada excitacion de plasma y puede permitir un suministro eficaz de la energla en el plasma, que a su vez proporciona la energla para la esterilizacion o desinfeccion.

De acuerdo con la invencion, se puede proporcionar un aparato de esterilizacion por plasma (es decir, aparato de generacion de plasma no termico para la esterilizacion o desinfeccion de superficies) que comprende: una cavidad de microondas que se puede conectar para recibir pulsos de radiacion de frecuencia de microondas desde una fuente de microondas; una pluralidad de acopladores de microondas, estando cada acoplador microondas dispuesto para acoplar la energla de microondas fuera de la cavidad de microondas a una zona de excitacion de plasma respectiva, teniendo cada zona de excitacion de plasma un flujo de gas a traves de la misma trayectoria; una alimentacion de gas que se puede conectar para suministrar gas ionizable a cada trayectoria de flujo de gas; y un circuito de generacion de senales de excitacion dispuesto para suministrar un pulso de energla de radiofrecuencia (RF) a cada zona de excitacion de plasma para generar un campo electrico elevado en su interior para lograr un plasma no termico en el gas ionizable presente en la trayectoria de flujo de gas, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion incluye un sistema de circuitos de control dispuesto para utilizar una caracterlstica detectable de un pulso de radiacion de frecuencia de microondas recibido en la cavidad de microondas para causar la generacion del pulso de energla de RF. La presencia de una pluralidad de zonas de excitacion de plasma permite que el aparato emita una region de plasma que cubre un area mas amplia que la que puede ser posible con un solo chorro de plasma.

Por tanto, la presente invencion propone el uso de diferentes senales (por ejemplo, de diferentes fuentes) para excitar el plasma y sustentarlo, pero sincroniza estas fuentes para aumentar la certeza de que se suministra energla de microondas a la cavidad solo cuando hay un plasma presente.

En la presente memoria descriptiva "frecuencia de microondas" se puede utilizar ampliamente para indicar un intervalo de frecuencias de 400 MHz a 100 GHz, pero preferentemente el intervalo de 1 GHz a 60 GHz. Las frecuencias especlficas que se han considerado son: 915 MHz, 2,45 GHz, 3,3 GHz, 5,8 GHz, 10 GHz, 14.5 GHz y 24 GHz. En contraste, la presente memoria descriptiva utiliza "radiofrecuencia" o "RF" para indicar un intervalo de frecuencia que es de al menos tres ordenes de magnitud inferior, por ejemplo, de 100 kHz a 500 kHz.

La cavidad de microondas puede ser cualquier recinto adecuado para soportar un campo electromagnetico correspondiente a los pulsos recibidos de la radiacion de frecuencias de microondas. La cavidad de microondas puede comprender una longitud de gula de ondas con un tamano para soportar la propagacion de la radiacion de frecuencia de microondas recibida en el modo TE10. Por ejemplo, para frecuencias de microondas de aproximadamente 2,45 GHz, una gula de ondas WR340 se puede utilizar. La longitud de la cavidad puede corresponder a un numero entero de longitudes de onda medias de la radiacion de frecuencia de microondas que tienen que soportarse. Por ejemplo, la cavidad puede tener una longitud de operacion de aproximadamente 250 mm para frecuencias de microondas de aproximadamente 2,45 GHz.

La cavidad de microondas puede tener una entrada situada para corresponder a un maximo de campo del campo electromagnetico soportado por la misma. Por ejemplo, la entrada se puede situar a una distancia correspondiente a un cuarto de longitud de onda de multiplo impar de un extremo cerrado (o cortocircuito) de la cavidad. La entrada puede comprender un conector de tipo sMa o N adecuado, por ejemplo, para la conexion a un cable de

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alimentacion de microondas (por ejemplo, una ilnea coaxial flexible o gula de ondas) que lleva los pulsos de radiacion de frecuencias de microondas desde la fuente. La entrada puede comprender tambien un lanzamiento directo desde la fuente del magnetron (u otra, es decir, tubo de onda de desplazamiento), es decir, un monopolo de un cuarto de onda (o antena de cuadro) acoplada (o conectada) directamente en la seccion de gula de ondas. Por ejemplo, el monopolo de un cuarto de onda se puede conectar en la cavidad de gula de ondas una distancia de un cuarto de longitud de onda (o multiplo impar de la misma) desde la pared en cortocircuito de la cavidad de gula de ondas.

La fuente de microondas puede tener una potencia de salida capaz de suministrar en la cavidad de microondas una radiacion de frecuencia de microondas que tiene una potencia media de 50 W o mas. El nivel de potencia suministrado puede ser menor que el nivel de potencia de salida debido a las perdidas en el cable de alimentacion de microondas y conector de entrada, etc. Por ejemplo, si la perdida total entre la fuente de microondas y la cavidad de microondas fuese de 3 dB, la potencia de salida de la fuente de microondas serla de al menos 100 W con el fin de alcanzar una potencia media de 50 W en la cavidad. La fuente de microondas puede ser un magnetron, que se puede acoplar directamente en la cavidad a fin de superar la perdida en el cable innecesaria, es decir, la perdida de insercion del cable. Puede ser posible tener mas de una fuente para cada cavidad, por ejemplo, la cavidad de microondas puede comprender una pluralidad de entradas, proporcionando cada entrada radiacion de frecuencia de microondas desde una fuente respectiva (por ejemplo, magnetron, tubo de desplazamiento de ondas, Klystron, o una fuente de estado solido) .

La fuente de microondas puede incluir un dispositivo de conmutacion para impulsar la radiacion de frecuencia de microondas. En un ejemplo, el dispositivo de conmutacion se puede disponer para suministrar pulsos de radiacion de frecuencia de microondas con una duracion de 40 ms y un ciclo de trabajo de 2/7, es decir, un ciclo que comprende un perlodo de ENCENDIDO de 40 ms, seguido de un perlodo de APAGADO de 100 ms. En este ejemplo, el plasma se puede excitar utilizando una rafaga de 1 ms de 100 kHz de energla de RF, con una amplitud maxima de aproximadamente 400 V, donde la rafaga de energla de RF se sincroniza con el flanco delantero del pulso de microondas. Utilizando una potencia maxima de aproximadamente 50 W, este perfil tratamiento es eficaz en el tratamiento de Clostridium difficile en los estados de esporas y vegetativos.

En la presente memoria, "pulso de energla de RF" significa la transmision de energla de RF para un perlodo discreto de tiempo, por ejemplo 10 ms o menos, preferentemente de 1 ms. Este perlodo discreto de transmision de energla de RF tambien puede ser referido como una rafaga de energla de RF. Cada pulso de energla de RF puede comprender una pluralidad de rafagas de energla de RF. Para activar el pulso de energla de RF (tambien denominado aqul como el pulso de excitacion de RF), el aparato puede incluir un acoplador de senales de microondas conectado en una entrada de senales de microondas a la cavidad de microondas (por ejemplo, la entrada que se ha descrito anteriormente) para acoplar una porcion de la radiacion de frecuencia de microondas recibida en la cavidad (es decir, porcion del pulso de radiacion de frecuencias de microondas) al sistema de circuitos de control del circuito de generacion de senales de excitacion. El acoplador de senales de microondas puede ser un acoplador direccional, por ejemplo, un acoplador direccional hacia delante de 10 dB.

El circuito de generacion de senales de excitacion se puede disponer para acondicionar y/o procesar la senal procedente del acoplador de senales de microondas para formar una senal de control (senal de activacion periodica) basandose en la caracterlstica detectable del pulso de radiacion de frecuencias de microondas. La senal de control se utiliza por el circuito de generacion de senales de excitacion para generar el pulso de excitacion de RF o una rafaga de pulsos de excitacion de RF. La caracterlstica detectable puede ser el flanco de subida del pulso de radiacion de microondas. Como alternativa, puede ser la amplitud del pulso o el flanco de bajada del pulso.

El sistema de circuitos de control puede incluir un comparador de umbral y un diferenciador dispuesto para transformar la senal procedente del acoplador de senales de microondas en un pulso. El sistema de circuitos de control se puede implementar a traves de una disposition de circuito analogico, donde la anchura de dicho pulso se relaciona con la constante de tiempo C-R de un circuito diferenciador monopolar y la tension de referencia en la clavija de inversion de un comparador de umbral que sigue el diferenciador. La energla de microondas acoplada fuera de la cavidad de microondas por el acoplador de senales de microondas se puede condicionar por un detector de microondas antes de enviarse al comparador de umbral. El detector de microondas puede ser un diodo Schottky o tunel que tiene un tiempo de respuesta de 100 ns o menos, por ejemplo 10 ns a 100 ns, que puede ser lo suficientemente rapido como para permitir que el resto del circuito funcione correctamente.

Para generar el pulso de excitacion de RF de la senal de control, el circuito de generacion de senales de excitacion puede comprender una fuente de RF continua (por ejemplo, un oscilador de funcionamiento libre cerrado), un controlador de puerta MOSFET, un MOSFET de potencia y un transformador con una relation de vueltas mayor que la unidad. Por ejemplo, una relacion de vueltas de 1:100 puede permitir que 10 V en el devanado primario proporcionen 1.000 V en el devanado secundario para su uso en la excitacion del plasma. El MOSFET de potencia particular utilizado se puede seleccionar en funcion de su tension, capacidad de corriente y tiempos de encendido/apagado maximos.

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La senal de control se puede combinar logicamente (por ejemplo, utilizando una puerta AND) con la salida de la fuente de RF continua para generar una senal de RF pulsada para su uso como la entrada al circuito controlador de puerta, que a su vez se utiliza para conmutar el MOSFET de potencia para producir una tension a traves del devanado primario del transformador. El sistema de circuitos de control se puede disponer para ajustar la duracion de la senal de control en 10 ms o menos. Por lo tanto, la duracion de la rafaga de energla de RF puede ser de 10 ms o menos, por ejemplo, de 1 ms.

Si la duracion del control es de 10 ms y el oscilador es libre de funcionar a una frecuencia de 100 kHz, y el ciclo de trabajo es del 50 %, entonces el pulso excitacion de RF comprendera una rafaga de pulsos con un tiempo de ENCENDIDO de 5 ps y un tiempo de APAGADO de 5 ps generado por un perlodo de 10 ms. En otras palabras, mil pulsos de RF de 5 ps seran generados siguiendo el flanco de excitacion de cada rafaga de energla de microondas. La activacion de los mil pulsos de RF para comenzar vendra desde el flanco delantero del pulso derivado de la rafaga de energla de microondas que se ha acoplado y rectificado.

En otros ejemplos, la senal de RF pulsada se puede activar por una senal de control procedente de un microprocesador o similar, que se puede disponer para detectar la porcion de la radiacion de frecuencia de microondas acoplada desde la cavidad (por ejemplo, a traves de un detector de diodo o un detector heterodino/homodino o similares). El diferenciador que se ha descrito anteriormente se puede realizar en hardware o software.

El circuito de generacion de senales de excitacion puede comprender una pluralidad de circuitos de excitacion de RF, donde cada circuito excitacion de RF cuenta con un controlador de puerta, un MOSFET de potencia y un transformador, y se dispone para suministrar un pulso excitacion de RF en una zona de excitacion de plasma respectiva. La pluralidad de circuitos de excitacion de RF puede compartir la misma fuente de RF continua (oscilador de baja tension, por ejemplo) o puede tener cada uno su propia fuente de RF). Sin embargo, la pluralidad de circuitos de excitacion de RF puede recibir una entrada comun, es decir, la senal de control que se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, el sistema de circuitos de control puede comprender un divisor de senales de RF dispuesto para dividir la senal de control para generar una senal de entrada independiente para cada circuito de excitacion de RF.

La pluralidad de acopladores de microondas se puede disponer en una o mas filas (por ejemplo, en una matriz rectangular) en la cavidad de microondas. En un ejemplo, cada fila tiene siete acopladores de microondas. El pulso excitacion de RF para cada fila se puede secuenciar de tal manera que el plasma parece ser continuo, es decir, filas de plasma se pueden iniciar por separado utilizando un pulso excitacion. Puede haber un retraso entre el inicio de la primera fila y la segunda fila y la segunda fila y tercera fila, y as! sucesivamente. El retraso entre pulsos de excitacion consecutivos puede ser, por ejemplo, de 100 ps o 1 ms. Tomando este escenario, si la matriz comprende diez filas, entonces toda la matriz emitira plasma en un marco de tiempo de 1 ms o 10 ms, respectivamente (es decir, una operacion casi continua). Una ventaja de esta disposicion es que reduce la potencia requerida de la fuente de microondas.

El pulso de excitacion se puede multiplexar utilizando un rele adecuado o disposicion MOSFET/BJT. Como alternativa, un circuito de pulsos excitacion de RF separado se puede conectar a cada fila de plasma y la senal de accionamiento de cada circuito excitacion de plasma se puede secuenciar mediante la introduccion de un retardo de tiempo entre las senales de control adyacentes, es decir, el oscilador de baja potencia de RF se puede aplicar al primer circuito de excitacion de RF 1 ms antes de que se aplique al segundo circuito excitacion de RF, por lo tanto, la segunda fila de plasma se inicia 1 ms despues de la primera fila.

Cada zona de excitacion de plasma se puede situar fuera de la cavidad de microondas. Cada zona de excitacion de plasma se puede definir por un par de conductores entre los que es posible desarrollar una alta tension, lo que genera el campo electrico elevado. Los conductores de cada zona de excitacion de plasma se pueden conectar a su respectivo circuito de excitacion de RF. Como se ha descrito anteriormente, la salida de cada circuito excitacion de RF puede ser una rafaga cerrada de energla de RF, por ejemplo, una rafaga de pulsos de RF de alta tension sinusoidal o en picos durante un perlodo de 1 ms. La tension maxima de los pulsos de excitacion de RF puede ser de 1 kV o mas.

El circuito de excitacion de RF descrito aqul no se limita a una disposicion que utiliza un controlador de puerta MOSFET, MOSFET de potencia y el transformador. Otros dispositivos y configuraciones de circuito que producen una rafaga o pulso de energla de RF de alta tension capaz de excitar el plasma en el marco de tiempo requerido, se pueden utilizar, por ejemplo, un transistor de union bipolar de potencia (BJT), un transistor bipolar de puerta aislada de potencia (IGBT), un tiristor, un autotransformador, una disposicion de circuitos duplicadores de tension (pila Cockcroft) etc.

En una realizacion, cada zona de excitacion de plasma comprende un conducto dielectrico que se extiende fuera de la cavidad de microondas y que define la trayectoria del flujo de gas. El conducto se puede fabricar de un dielectrico de perdida baja adecuado, tal como cuarzo. El uso de un dielectrico de perdida baja asegura que el calor generado por los pulsos de excitacion de RF se mantiene tan bajo como sea posible. Cada zona de excitacion puede incluir

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una disposicion coaxial que comprende un conductor interno situado en el interior del conducto dielectrico y un conductor externo separado del conductor interno por el conducto dielectrico, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion se conecta a la disposicion coaxial para generar un campo electrico elevado dentro del conducto dielectrico tras el suministro del pulso de energla de radiofrecuencia (RF) (es decir, el pulso excitacion de RF). Por tanto, el campo electrico elevado se genera entre los conductores interno y externo. El conducto dielectrico, si esta presente, puede inhibir la formacion de arcos y puede confinar el flujo de gas ionizable dentro del campo electrico elevado. La alimentacion de gas se puede disponer para introducir el gas a la zona de excitacion de plasma en esta region. Es deseable que la trayectoria de flujo de gas se desplace a traves de la posicion del campo E maximo generado por el pulso de excitacion de RF.

El circuito de excitacion de RF se puede conectar a la disposicion coaxial a traves de una alimentacion coaxial. La alimentacion coaxial puede comprender un conductor externo conectado a tierra y electricamente conectado al conductor externo de la disposicion coaxial y un conductor interno activo conectado electricamente al conductor interno de la disposicion coaxial. El conductor interno activo se puede hacer pasar a traves de una abertura en el conducto dielectrico.

La alimentacion coaxial puede comprender un elemento de bloqueo microondas dispuesto para proteger el circuito de generacion de senales de excitacion contra la energla de microondas en la zona de excitacion de plasma. En otras palabras, el elemento de bloqueo de microondas puede evitar que la energla de microondas se acople fuera de la zona de excitacion de plasma por el conductor interno de la alimentacion coaxial. El elemento de bloqueo puede funcionar tambien para evitar que la energla de RF se irradie fuera del circuito.

En un ejemplo, la alimentacion coaxial puede comprender una llnea de salida coaxial que tiene un conductor interno conectado al conductor interno de la disposicion coaxial y un conductor externo conectado al conductor externo de la disposicion coaxial, en el que el elemento de bloqueo de microondas comprende una o mas ramas de un cuarto de longitud de onda y/o un inductor en o unido al conductor interno de la llnea de salida coaxial. Para un dispositivo de pequena escala, se puede preferir utilizar un inductor porque proporcionar una rama de un cuarto de longitud de onda para cada zona de excitacion de plasma puede requerir demasiado espacio. Para ilustrar, una rama de un cuarto de onda de energla de frecuencia de microondas a 2,45 GHz en el aire tiene una longitud de mas de 3 cm. Si se utiliza un inductor, es preferentemente un inductor de devanado de alambre fabricado de un conductor de perdida baja tal como plata, y que tiene preferentemente un nucleo magnetico.

En una realizacion preferida de la invention, el conductor interno de la disposicion coaxial es al menos parte del acoplador de microondas para su respectiva zona de excitacion de plasma. Esta disposicion reduce el numero de componentes en la zona de excitacion de plasma. El acoplador de microondas se describe con mas detalle a continuation.

Cada acoplador de microondas puede comprender un miembro conductor que tiene una primera portion que sobresale en una cavidad de microondas, es decir, una section rectangular hueca o cillndrica fabricada de un conductor de perdida baja (o una gula de ondas) y una segunda porcion que se extiende hacia fuera desde la cavidad de microondas hasta su respectiva zona de excitacion de plasma, en el que la longitud de la primera porcion que esta expuesta en la cavidad de microondas se determina basandose en la intensidad del campo de la energla de microondas en la cavidad de microondas. Con esta disposicion, es posible asegurar que una cantidad deseada de energla (por ejemplo, una cantidad igual de energla en cada acoplador) se acopla fuera de la cavidad. En un ejemplo sencillo, los acopladores de microondas se pueden alinear con los maximos de intensidad de campo en la cavidad de microondas. En una disposicion de este tipo, los mismos estarlan separados por un medio de la longitud de onda cargada (es decir, la longitud de onda de la radiation de frecuencia de microondas guiada por la cavidad de microondas). Sin embargo, dado que la potencia de microondas se acopla fuera de la cavidad de microondas a medida que la radiacion de frecuencias de microondas se propaga a lo largo de la cavidad lejos de la entrada, la intensidad del campo disminuye. En consecuencia, puede ser deseable aumentar la cantidad de la primera porcion que esta expuesta en la cavidad de microondas para los acopladores de microondas situados mas lejos de la entrada relativa a los acopladores de microondas situados mas cerca de la entrada. Con esta configuration, la proportion de potencia de microondas extralda por los acopladores de microondas se puede igualar, lo que facilita la generacion de una manta de plasma uniforme.

Adicionalmente o como alternativa, con el fin de igualar la potencia de microondas disponible en cada zona de excitacion de plasma, puede ser necesario incluir una disposicion de ramas de sintonizacion dentro de la cavidad de microondas con el fin de cambiar la distribution del campo o el campo creado dentro de la gula de ondas cavidad. Las ramas de sintonizacion pueden estar en el mismo lado/cara que los acopladores de microondas, en el lado/cara opuesta de los acopladores de microondas, o en uno o ambos lados/caras ortogonales al lado/cara donde se encuentran los acopladores de microondas. Las ramas de sintonizacion pueden ser ajustables. Por ejemplo, pueden comprender tornillos metalicos o dielectricos que sobresalen dentro de la cavidad y cuya longitud se puede ajustar con medios mecanicos externamente desde el exterior de la cavidad de gula de ondas. Sin embargo, para los dispositivos fabricados en serie donde los lugares y las longitudes de las ramas de sintonizacion ya estan determinados, las ramas de sintonizacion pueden ser barras de ajuste estaticas o postes.

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En otros ejemplos puede ser deseable que los acopladores de microondas tengan una separacion mas proxima, por ejemplo, para permitir que las zonas de excitacion de plasma (y en ultima instancia, los chorros de plasma emitidos desde las zonas de excitacion de plasma) esten en estrecha proximidad entre si. La separacion de los acopladores de microondas adyacentes en menos de la mitad la longitud de onda cargada puede facilitar la generacion de una "manta" de plasma debido a que los chorros de plasma individuales pueden ser llevados mas proximos unos de otros. Tal separacion mas proxima significa inevitablemente que los acopladores de microondas no se alinearan todos con los maximos de campo en la cavidad de microondas. En esta disposicion, puede por tanto ser necesario hacer adaptaciones adicionales a la cantidad de acopladores de microondas que se exponen en la cavidad de microondas, mientras menor es la intensidad de campo mayor sera la cantidad de la primera porcion que esta expuesta.

La cavidad de microondas se puede disponer para soportar sustancialmente toda la energla de microondas recibida en un solo modo de gula de ondas (por ejemplo, el modo TE10). Con esta disposicion pueden haber dos factores que regulen la cantidad de la primera porcion que esta expuesta: (i) la distancia del acoplador de microondas desde los maximos de campo mas cercanos, y (ii) la distancia del acoplador de microondas desde la entrada de la radicacion de frecuencia de microondas hasta la cavidad de microondas. Como estas distancias aumentan, la cantidad de la primera porcion que necesita exponerse aumenta a fin de lograr una tasa igual de potencia acoplada. En otras palabras, la cantidad de la primera porcion de cada elemento conductor que se expone en la cavidad de microondas se determina basandose en la posicion de su respectivo acoplador de microondas con respecto a la distribucion de campo del modo de gula de ondas y la distancia entre el acoplador de microondas y la ubicacion se recibe en la que la energla de microondas en la cavidad. Dicho acoplador puede ser una sonda de campo E o un disposicion de bucle de campo H.

El gas ionizable puede ser aire o un gas inerte adecuado, por ejemplo, argon. Preferentemente, la alimentacion de gas comprende una entrada de gas para suministrar gas a la trayectoria de flujo de gas de cada zona de excitacion de plasma en un lugar fuera de la cavidad de microondas. El gas se puede introducir en cada zona de excitacion de plasma individual utilizando un tubo de alimentacion de gas separado. Como alternativa, las entradas pueden estar interconectadas (en serie o en paralelo) para alimentar una pluralidad de zonas de excitacion de plasma, por ejemplo, una fila de zonas de excitacion de plasma. En una disposicion de este tipo, el sistema de alimentacion de gas y el sistema de alimentacion de energla de microondas estan separados el uno del otro hasta la propia zona de excitacion de plasma. En otras realizaciones, sin embargo, puede ser posible que la alimentacion de gas incluya una entrada en la cavidad de microondas y una pluralidad de salidas de la cavidad de microondas, conduciendo cada salida a una zona de excitacion de plasma respectiva, con lo que el gas ionizable se desplaza a traves de la cavidad de microondas hasta llegar a las zonas de excitacion de plasma. Por ejemplo, cada acoplador de microondas puede asegurarse en la respectiva salida de su zona de excitacion de plasma por un conector permeable a gases.

El aparato de esterilizacion por plasma descrito anteriormente se puede incorporar en un artefacto de esterilizacion/desinfeccion para su uso en un aparato adecuado para la esterilizacion/desinfeccion de partes del cuerpo humano, en particular, de las manos. El artefacto puede comprender una carcasa tiene un rebaje en su interior para recibir las manos de un usuario. Uno o mas aplicadores de esterilizacion/desinfeccion se pueden montar en la carcasa de modo que el plasma generado se puede utilizar para crear agentes activos (por ejemplo, partlculas ionizadas u otros radicales) para la esterilizacion de las manos del usuario. En un ejemplo hay cuatro aplicadores en el artefacto; un aplicador para cada lado de cada una de las manos del usuario.

Los agentes activos producidos por el plasma se pueden distribuir utilizando una serie de zonas de excitacion de plasma repartidas en una cara de una sola cavidad de gula de ondas. En un artefacto con cuatro aplicadores, pueden haber 100 o mas zonas de excitacion de plasma (por ejemplo, 25 o mas por aplicador) para proporcionar una distribucion deseable. Como alternativa, los agentes activos producidos de una unica zona de excitacion de plasma se pueden distribuir mediante la conexion de la salida de la zona de excitacion de plasma a un dispositivo de difusion. El dispositivo de difusion puede ser una camara o caja delimitada que tiene una serie de aberturas en una superficie de la misma para permitir que la salida especies activas, por ejemplo, en el rebaje del artefacto sobre la superficie de las manos del usuario. Por ejemplo, el dispositivo de difusion puede ser una caja rectangular con la fuente de plasma entrando en la cara superior y cuatro orificios en la cara inferior para emitir o suministrar las especies. Esta disposicion puede permitir que el dispositivo proporcione una manta de agentes activos con menos zonas de excitacion de plasma.

Para promover el flujo hacia el exterior de los agentes activos, una alimentacion de gas de soplado (que puede utilizar el mismo o un gas diferente de la alimentacion de gas plasma) se puede conectar al dispositivo de difusion. Un ventilador se puede proporcionar tambien para extraer los agentes activos del dispositivo de difusion.

En otra realizacion, el gas puede entrar en la cavidad de gula de ondas en un solo puerto de entrada y cargar la cavidad de gula de ondas. El gas dentro de la cavidad de gula de ondas se puede utilizar entonces para entrar en cada region de generacion de plasma a traves de ranuras o puertos de salida en la cavidad de gula de ondas en la misma ubicacion que las regiones de generacion de plasma. En esta disposicion, la cavidad de gula de ondas se puede cerrar parcialmente de forma hermetica para permitir que el gas escape solamente en las regiones de generacion de plasma, es decir, no debe escapar gas en la transicion o en la interfaz entre la cavidad de gula de

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ondas y el magnetron. En esta disposicion, no se genera nada de plasma dentro de la propia gula de ondas, es decir, el plasma se genera solamente en las zonas de excitacion de plasma.

Breve descripcion de los dibujos

Las realizaciones de la invencion se describen en detalle a continuacion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista esquematica en perspectiva de un artefacto para la esterilizacion para las manos que incorpora el aparato de esterilizacion o desinfeccion por plasma de acuerdo con una realizacion de la invencion; La Figura 2 es una vista lateral en seccion transversal esquematica a traves de aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la invencion;

La Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra los componentes del sistema del aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la invencion;

La Figura 4 es un circuito de generacion de senales de excitacion adecuado para su uso en el aparato de esterilizacion por plasma de la invencion;

La Figura 5 es una vista lateral en seccion transversal esquematica a traves del aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con un ejemplo;

La Figura 6 es una vista en seccion transversal esquematica de una zona de excitacion de plasma utilizada en el aparato de esterilizacion por plasma de la invencion; y

La Figura 7 es una vista esquematica de otra zona de excitacion de plasma adecuado para su uso en el aparato de esterilizacion por plasma de la invencion; y

Las Figuras 8A y 8B son, respectivamente, una vista lateral esquematica en seccion transversal y una vista superior de un dispositivo de difusion conectado a una zona de excitacion de plasma que es adecuada para uso con el aparato de esterilizacion por plasma de la invencion.

Descripcion detallada; opciones y preferencias adicionales

La Figura 1 muestra un artefacto de esterilizacion de manos 10 que incorpora el aparato de esterilizacion por plasma de la invencion. El artefacto 10 comprende una carcasa 12 que define un rebaje 14 para recibir las manos de un usuario (no mostrado).

En un ejemplo, la carcasa 12 comprende un cuerpo en forma de U, siendo el rebaje 14 el espacio entre los brazos de la U. La carcasa 12 es una carcasa hueca que puede contener los componentes del sistema en su interior. Por ejemplo, la carcasa 12 puede contener un modulo de control 16 que suministra y controla la energla para excitar y sustentar el plasma utilizado para la esterilizacion. El modulo de control 16 puede incluir una fuente de potencia de microondas (por ejemplo, que comprende uno o mas magnetrones) para generar la radiacion de frecuencia de microondas, el sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion para la generacion de pulsos de radiacion de radiofrecuencia (por ejemplo, para excitar el plasma) y el sistema de circuitos de control para controlar la operacion del aparato como se describira a continuacion. La carcasa 12 puede contener tambien un suministro de gas 18 para suministrar gas inerte (por ejemplo, argon o similar). La carcasa 12 se puede abrir para permitir la sustitucion del suministro de gas 18, que puede ser una sola o una pluralidad de botellas de gas. Puede ser deseable utilizar mas de una botella de gas en el sistema con el fin de asegurar que no haya tiempo de inactividad en el uso del dispositivo, es decir, cuando una botella de gas se vacla, se envla un mensaje a los proveedores de botellas de gas para conectar una nueva botella al dispositivo.

La carcasa 12 contiene tambien un aparato de esterilizacion por plasma para generar y emitir plasma para la esterilizacion en el rebaje 14. En un ejemplo, el aparato de esterilizacion por plasma comprende cuatro aplicadores de plasma 20. Un par de aplicadores se encuentra adyacente entre si en cada brazo del cuerpo en forma de U. Cada aplicador 20 comprende una cavidad de gula de ondas de microondas 22 cuboidal que tiene una pluralidad (seis en el ejemplo) de tubos de cuarzo 24 que se proyectan desde una cara del mismo. Los aplicadores 20 se colocan de manera que los tubos 24 apuntan hacia el rebaje 14. El rebaje 14 puede estar expuesto a los aplicadores 20 a traves de ventanas de malla 26 en las paredes hacia dentro de la carcasa 12. El tamano de la malla se puede seleccionar para evitar la energla de microondas que entra en el rebaje 14 de los aplicadores 20.

En la disposicion mostrada en la Figura 1 cada cavidad de microondas 22 se conecta para recibir la radiacion de frecuencia de microondas a traves de una estructura de alimentacion adecuada 32 desde una fuente de microondas en el modulo de control 16. Cada cavidad puede tener su propia fuente de microondas dedicada, por ejemplo, comprendiendo uno o mas magnetrones. Como alternativa, una sola fuente de microondas (que comprende uno o mas magnetrones) puede suministrar la radiacion de frecuencia de microondas a todas las cavidades de microondas 22. La fuente de microondas se puede disponer para suministrar pulsos de energla de microondas. Cuando los aplicadores comparten una fuente de microondas, la energla de microondas se puede suministrar a cada uno a su vez, por ejemplo, utilizando una tecnica de multiplexacion.

Los tubos de cuarzo 24 pueden rodear las zonas de excitacion de plasma como se describe en mas detalle a continuacion. Cada zona de excitacion de plasma se puede conectar para recibir pulsos de radiacion de RF a traves

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de una estructura de alimentacion adecuada 34 del sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion en el modulo de control 16.

En este ejemplo, el suministro de gas 18 se muestra como teniendo cuatro salidas 28. Cada salida se conecta por un conducto de alimentacion de gas (no mostrado) a una entrada respectiva 30 para cada aplicador. En este ejemplo, las entradas 30 se comunican con el interior de cada cavidad de microondas 22 con lo que el gas se desplaza a lo largo de una trayectoria de flujo de gas que pasa a traves de la cavidad y sale de la cavidad a traves de los tubos de cuarzo 24. Sin embargo, en otras realizaciones (por ejemplo, se describe a continuacion con referencia a la Figura 5) la trayectoria de flujo de gas no fluye a traves de la cavidad de microondas 22. En lugar la entrada 30 de cada aplicador puede comprender una pluralidad de entradas en los tubos de cuarzo 24 directamente.

Durante su uso, cuando las manos de un usuario se insertan en el rebaje 14, el modulo de control 16 se dispone para iniciar el suministro de gas desde el suministro de gas 18 hasta las zonas de excitacion de plasma en los tubos de cuarzo 24 y emiten pulsos radiacion de frecuencia de microondas desde la fuente o fuentes de microondas hasta las cavidades de microondas 22. El artefacto 10 puede incluir un detector de movimiento o proximidad (no mostrado) para detectar la presencia de un objeto en el rebaje para desencadenar la operacion. Este tipo de tecnologla es convencional en el campo de los artefactos de secado manuales y, por lo tanto, no se describe en detalle en la presente memoria.

De acuerdo con la invencion, un pulso de energla de microondas suministrado a las cavidades de microondas activa el sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion para suministrar un pulso de excitacion de RF a cada zona de excitacion de plasma. Como se explica en mas detalle a continuacion, el momento del pulso de excitacion de RF se controla en relacion con el suministro de gas y el pulso de microondas de manera que el pulso de RF sirve para lograr un plasma de gas no termico en el gas presente en la zona de excitacion de plasma, por ejemplo, mediante la creacion de un campo electrico elevado dentro del tubo de cuarzo. El pulso de microondas sostiene el plasma, es decir, suministra su energla en el plasma para soportar la generacion de agentes activos que se dirigen hacia fuera de la carcasa 12 con el flujo de gas. Los agentes activos generados en el plasma actuan como agentes de esterilizacion o desinfeccion para matar microorganismos presentes en la superficie de los objetos (por ejemplo, en las manos manos) en el rebaje 14.

La Figura 2 muestra una vista lateral en seccion transversal a traves de una representacion esquematica de uno de los aplicadores de plasma 20 que se muestra en la Figura 1. El aplicador de plasma 20 comprende una cavidad de gula de ondas 22 que tiene una superficie interna 36 fabricada de material conductor (por ejemplo, una superficie metalizada). La cavidad de gula de ondas 22 se puede cerrar en ambos extremos como se ilustra en la Figura 2 o puede tener un extremo conectado a una carga ficticia (no mostrada) para absorber cualquier energla de microondas que no se transfiera al plasma de gas. La cavidad de microondas tiene en su cara inferior una entrada de microondas 32 y una entrada de gas 30. La entrada de microondas 32 se conecta mediante una estructura de alimentacion adecuada (por ejemplo, gula de ondas flexible, alimentacion coaxial o similares) para recibir la radiacion de frecuencias de microondas desde la fuente de microondas (por ejemplo, magnetron, tubo de desplazamiento de ondas, klystron o fuente de estado solido). La radiacion de frecuencia de microondas pulsada se lanza en la cavidad de microondas 22 a traves de la entrada de microondas 32. La entrada de microondas 32 puede comprender cualquier conector adecuado, por ejemplo, conector de tipo SMA o N o similar. En otros ejemplos, la fuente de microondas se puede conectar directamente a la cavidad de gula de onda para evitar la necesidad de conectores adicionales. La entrada de gas 30 es un conducto sencillo que tiene un diametro de menos de un octavo de longitud de onda a la frecuencia de operacion para evitar que la radiacion de microondas sea irradiada en el espacio libre.

La cavidad de microondas 22 es preferentemente un espacio cuboidal dimensionado para soportar cada pulso de la radiacion de frecuencias de microondas en un modo fundamental, por ejemplo, como una onda estacionaria en el modo TE10. La longitud de la cavidad de microondas 22 se selecciona para que sea igual a un numero entero de longitudes de onda guiadas (en este ejemplo, la longitud de la cavidad es 31, donde 1 es la longitud de onda de la radiacion de frecuencias de microondas que se gula por la cavidad). La entrada de microondas 32 se situa a una distancia de 1/4 desde un extremo de la cavidad de manera que la radiacion de frecuencia de microondas se lanza cuando el campo E guiado tiene una intensidad maxima. La magnitud de la intensidad del campo (campo E) se ilustra en la Figura 2 esquematicamente con la llnea discontinua 38. El campo esta en un mlnimo en los llmites definidos por los extremos de la cavidad. En este ejemplo hay tres maximos de campo.

Una pluralidad de tubos de cuarzo 24 se proyecta lejos de la cara superior del aplicador 20. Cada tubo de cuarzo 24 se fija a la cavidad de microondas 22 mediante una porcion de fijacion 40, que puede ser una pared roscada o un adhesivo adecuado que no sea absorbido por la energla de microondas, o un manguito metalico y un ajuste de empuje apretado. El tubo de cuarzo se puede extender a traves de la superficie de la cavidad de gula de ondas, pero el conductor central utilizado en cada zona de generacion de plasma debe quedar protegido utilizando un conductor que se extiende desde la cavidad de gula de onda para evitar la radiacion desde el conductor central. En este ejemplo hay siete tubos de cuarzo; en otros ejemplos puede haber diez o mas. En este ejemplo, los tubos de cuarzo estan alineados a lo largo de una sola fila en la cara superior del aplicador. En otros ejemplos los tubos se pueden distribuir en una matriz, por ejemplo, que comprende una pluralidad de filas, a traves de la cara superior del

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aplicador. Por ejemplo, cada aplicador de gula de ondas se puede disponer para suministrar siete filas de plasma, donde cada fila contiene siete tubos de cuarzo de plasma. Este sistema producira 49 chorros de plasma.

Cada tubo de cuarzo 24 define un volumen interno dispuesto para experimentar un campo electrico de RF alto (por ejemplo, que comprende una tension maxima de 150 V o mas, es decir, 1 kV) causado por el pulso de excitacion de RF como se explica a continuacion. Este volumen interno se dispone tambien para recibir gas desde el suministro de gas, por lo que el campo electrico de RF alto es capaz de lograr un plasma de gas. Por consiguiente, el volumen interno se denomina aqul como la zona de excitacion de plasma. En este ejemplo la zona de excitacion de plasma es una region de espacio cillndrico, pero puede tener cualquier forma adecuada para soportar el campo electrico de RF alto, es decir, podrla tener dos placas paralelas separadas por una lamina de vidrio de cuarzo en lugar de un tubo de cuarzo cillndrico hueco con un primer conductor en su interior y un segundo conductor en el exterior.

En una realization, el suministro de gas se conecta a la entrada 30 para suministrar gas en el interior de la cavidad de microondas 22. Esto puede cargar la cavidad de microondas 22 de tal manera que la longitud de onda guiada es menor que la longitud de onda en el espacio libre. La permitividad relativa (constante dielectrica) del gas puede, por lo tanto, tener que tomarse en cuenta con el fin de garantizar que la gula de ondas se dimensione para soportar el modo fundamental, pero siempre y cuando no se cree plasma en esta region, el efecto causado por el gas dentro de la region puede ser insignificante y, por tanto, el cambio en la impedancia puede tambien ser insignificante. La longitud de la gula de ondas es preferentemente un numero entero de longitudes de onda; la longitud de onda cargada l (es decir, la longitud de onda cuando el gas u otro material, es decir, material de carga dielectrico o magnetico, esta presente) se puede calcular como

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donde c es la velocidad de la luz al vaclo, f es la frecuencia de la entrada de radiation de microondas en la cavidad, y er es la permitividad relativa (constante dielectrica) del gas, u otro material. Puede ser preferible cargar o llenar la cavidad de gula de ondas (o una portion de la cavidad de gula de onda) con un material dielectrico o magnetico con el fin de reducir la separation entre las regiones de generation de plasma adyacentes colocadas a traves de la gula de ondas y longitudinalmente (a lo largo o hacia abajo la gula de ondas), es decir, a traves y a lo largo de la cara superior de una section de gula de ondas rectangular. El uso de material de carga puede permitir que zonas o regiones de generacion de plasma adyacentes se aproximen mas entra si. Por ejemplo, el paso entre sondas adyacentes se puede reducir de 16 mm a 4 mm mediante la carga de la cavidad con un material de perdida baja que tiene una permitividad relativa o permeabilidad relativa de 16.

El gas escapa de la cavidad de microondas 22 en cada zona de excitacion de plasma a traves de las salidas 42 formadas en la cara superior del aplicador 20. Cada salida 42 se encuentra en la base de un tubo de cuarzo correspondiente 24. Las salidas 42 pueden comprender anillos de PTFE permeables que permiten que el gas fluya a traves de los mismos mismo pero que evitan que la radiacion de microondas escape debido al tamano de la salida, es decir, el diametro de una disposition de acoplamiento redonda o la anchura de una ranura. El gas se suministra bajo presion en la cavidad, lo que hace que fluya a traves de las salidas 42 y a lo largo de una trayectoria de flujo a traves de la zona de excitacion de plasma y fuera del extremo del tubo de cuarzo. Este flujo de gas transporta agentes activos (es decir, partlculas de alta energla, radicales libres y similares) fuera del aplicador (es decir, tubos de cuarzo) donde pueden utilizarse como agentes esterilizantes. Los agentes activos se crean dentro de la zona de excitacion de plasma por el plasma generado por cada pulso de radiacion de frecuencias de microondas. A continuacion se describe, haciendo referencia a la Figura 5, una realizacion en la que el gas no fluye a traves de la cavidad de microondas 22.

El plasma de gas en cada zona de excitacion de plasma se excita por una rafaga de energla de RF de alta tension, que puede comprender uno o mas pulsos de energla de RF discretos. El pulso excitacion de RF se suministra a una disposicion coaxial que comprende un conductor externo (que se muestra en la Figura 6), por ejemplo en la superficie externa del tubo de cuarzo 24, y un conductor interno montado dentro de la zona de excitacion de plasma y separado del conductor externo por el tubo de cuarzo en si. En este ejemplo, el conductor interno es el acoplador de microondas 44 que se describe con mas detalle a continuacion. Una alimentation de RF 46 (descrita en mas detalle con referencia a la Figura 6 a continuacion) se conecta a cada disposicion coaxial. La alimentacion de RF 46 transfiere el pulso excitacion de RF desde el circuito de generacion de senales de excitacion (que se explica mas adelante con referencia a Figura 3) hasta la zona de excitacion de plasma.

Tal como se explica a continuacion, cada pulso excitacion de RF se activa mediante el envlo de un pulso de radiacion de frecuencias de microondas a la cavidad de microondas. Despues de que el plasma se excita por el pulso excitacion de RF, el aplicador se dispone para acoplar el pulso de radiacion de frecuencias de microondas en la cavidad para sustentar el plasma, que a su vez hace que los agentes activos utiles para la esterilizacion se creen. Cada pulso excitacion de RF puede en si ser tambien responsable de la creation de algunos agentes activos. La potencia de microondas se extrae de la cavidad de microondas 22 en cada zona de excitacion de plasma mediante

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un acoplador de microondas correspondiente 44. Cada acoplador de microondas 44 es un elemento electricamente conductor alargado que se extiende desde dentro de su respectivo tubo de cuarzo 24 traves de la salida 42 y en la cavidad de microondas 22. Un anillo elastico en cada salida puede asegurar cada acoplador de microondas en su lugar. El anillo elastico se puede fabricar de un material dielectrico que exhibe una perdida baja de energla de microondas a la frecuencia de interes, es decir, PTFE, polieteretercetona (PEEK), nylon, ceramica, etc. En este ejemplo, el acoplador de microondas es una sonda de campo E alargada. Otros ejemplos pueden utilizar un acoplador de bucle o similar.

Para maximizar el acoplamiento de potencia de microondas desde la cavidad, normalmente serla deseable situar los acopladores de microondas opuestos a un maximo de intensidad de campo en la cavidad. Sin embargo, los acopladores de microondas dispuestos de esta manera estarlan despues separados por un mlnimo de lg/2 a lo largo del aplicador. A las frecuencias de microondas de interes, esta distancia de separacion puede ser demasiado para poder crear una "manta" uniforme de agentes activos a partir de los tubos de cuarzo. Por ejemplo, a 2,45 GHz lg/2 es aproximadamente 6 cm en una cavidad sin carga. Por consiguiente, en este ejemplo, los acopladores de microondas estan separados a una distancia inferior a lg/2. Esto significa que estan alineados con porciones de la onda guiada que tienen diferentes intensidades de campo. Con el fin de igualar la cantidad de potencia acoplada a cabo por cada acoplador de microondas, la cantidad en la que el acoplador se proyecta en la cavidad depende de la magnitud del cuadrado de la intensidad del campo. Esto se muestra esquematicamente como la llnea 48 en la Figura 2. El acoplador se proyecta mas en la cavidad cuanto menor es la potencia disponible.

Ademas, aunque no se muestra en la llnea 48, la potencia disponible en la cavidad disminuye generalmente con la distancia lejos de la entrada 32. En consecuencia, la longitud de proyeccion ademas de depender de la posicion con respecto a los maximos de potencia, la proyeccion longitud depende tambien de la posicion dentro de la cavidad con respecto a la entrada 32. Para una posicion equivalente con respecto al maximo de campo cercano, la longitud de proyeccion puede tener que aumentarse con la distancia lejos de la entrada a fin de extraer la misma cantidad de potencia. El campo electromagnetico modelado utilizando herramientas de campo EM avanzadas, tales como Ansoft HFSS o CST Microwave Studio, se puede utilizar para determinar las longitudes de proyeccion. Estas herramientas de modelado EM se pueden utilizar tambien para determinar la distancia (a traves de y longitudinalmente) entre los acopladores adyacentes y utilizarse para determinar la posicion y el tipo de ramas necesarias para intentar disponer la separacion entre acopladores para ser equidistantes o iguales a traves de la cavidad de gula de ondas y longitudinalmente. Las longitudes de proyeccion se pueden determinar tambien a traves de la experimentacion.

Como se ha senalado anteriormente, las ramas de sintonizacion se pueden introducir tambien en la cavidad de gula de ondas para ajustar los campos creados dentro de la cavidad de tal manera que la potencia de microondas acoplada fuera de la cavidad o alimenta a cada zona de generacion de plasma es sustancialmente la misma. Las ramas de sintonizacion se pueden introducir en la misma pared que las sondas de acoplamiento, y/o se pueden introducir en la pared opuesta, y/o se pueden introducir en una o ambas paredes laterales. Las ramas de sintonizacion pueden ser varillas metalicas (tornillos o clavijas) o postes dielectricos fabricados de un material adecuado que exhibe una caracterlstica de perdida baja a la frecuencia de microondas elegida. La posicion de estas ramas/postes de ajuste se puede determinar utilizando herramientas de modelado de campo EM o mediante experimentacion.

La Figura 3 muestra un diagrama de sistema de alto nivel de los componentes de control del aparato de esterilizacion por plasma de la invencion, que proporcionan la energla de RF, energla de frecuencia de microondas y gas a la zona de excitacion de plasma. El aparato de esterilizacion por plasma comprende una fuente de microondas 52 para generar la radiacion de frecuencias de microondas. La fuente de microondas puede ser uno o mas magnetrones, por ejemplo, un magnetron 2M213 de Goldstar u otro magnetron por horno de microondas estandar fabricado por Panasonic, Sony, etc. Cada magnetron puede generar la radiacion de frecuencia de microondas a una potencia de 700 W (onda continua) o 3 kW (pulsada) o mas.

Un modulador 54 se conecta a la salida de la fuente de microondas 52 a traves de un conector de perdida baja adecuado (por ejemplo gula de onda flexible o similar). La salida del modulador 54 se conecta en una entrada a la cavidad de microondas 22. El modulador 54 conmuta la salida de la fuente de microondas 52 para hacer que una senal de microondas emitida en pulsos se lance en la cavidad de microondas 22. El modulador 54 se controla por la senal de control Ci desde el controlador del sistema 56, que puede ser un microprocesador, microcontrolador o similar. El controlador del sistema 56 puede ajustar la duracion del pulso y el ciclo de trabajo de la senal de microondas por pulsos. Por ejemplo, la duracion del pulso puede ser de 40 ms, con una brecha de 100 ms entre pulsos, es decir, tiene un ciclo de trabajo del 29 %. Si la potencia generada por la fuente es de 50 W, esto significa que el nivel de potencia promedio de cada pulso suministrado a la cavidad es de 14,3 W. Si se requieren 49 regiones o zonas de generacion de plasma para un aplicador de gula de onda que cubre un lado de una mano, entonces el sistema tendrla que ser capaz de suministrar 2.450 W de potencia maxima o 700 W de potencia media desde cada aplicador de gula de ondas. Suponiendo que se necesitaran cuatro de tales aplicadores con el fin de poder cubrir ambos lados de ambas manos, entonces la potencia maxima de microondas requerida a ser suministrada en el plasma sera de 12,25 kW y la potencia media 2,8 kW (suponiendo una eficiencia de la fuente y de suministro de potencia del 100 %). El controlador 56 puede incluir un monitor de alimentacion de microondas (no mostrado) para detectar el nivel de potencia de la radiacion de microondas suministrada a la cavidad de microondas.

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Cualquiera de la duracion de pulso, ciclo de trabajo y salida del nivel de alimentacion de la fuente de microondas 52 se puede ajustar (por ejemplo, dinamicamente) para asegurar que un nivel deseado del suministro de potencia en la cavidad de microondas 52. El nivel de potencia se puede seleccionar por el operario del aparato, por ejemplo, a traves de una interfaz de usuario 58 conectada al controlador del sistema 56.

Un acoplador direccional 60 se conecta entre el modulador 54 y la cavidad de microondas 22. El acoplador 60 desvla una porcion (por ejemplo, el 1 % o menos) de la potencia de microondas hacia delante para su uso en la activacion del pulso de excitacion de RF. La senal acoplada se procesa por el controlador 56 para suministrar una senal temporal de excitacion de RF en una entrada de una puerta AND 62. Por ejemplo, el controlador 56 puede proporcionar un comparador analogico cuya senal de salida se puede hacer para estar cerca de la llnea de tension de alimentacion cuando se supera una senal de referencia. La senal temporal de excitacion de RF es esencialmente un pulso cuadrado que establece la duracion del pulso de excitacion de RF (que puede comprender una rafaga (es decir, perlodo discreto) de energla de RF). La otra entrada de la puerta AND 62 se conecta a una fuente de RF 64. La salida de la puerta AND 62 es, por tanto, una rafaga de la energla de RF que tiene la frecuencia de la fuente de RF y una duracion correspondiente a la senal temporal de excitacion de RF. Una solucion analogica para generar la senal temporal de excitacion de RF se describe a continuacion con referencia a la Figura 4.

La salida de la puerta AND 62 se conecta a una pluralidad de circuitos controladores de puerta 66. Cada circuito controlador de puerta 66 se conecta para conducir un MOSFET de potencia y el transformador de circuito 68 en el que un conmutador de alta velocidad 70, por ejemplo, un dispositivo MOSFET de potencia, conmuta una tension a traves del devanado primario de un transistor 72 a la frecuencia de RF. El devanado secundario del transformador 72 genera, de ese modo, una senal de RF de alta tension, que se suministra a una zona de excitacion de plasma respectiva como el pulso excitacion de RF. En este ejemplo, se proporciona un circuito controlador de puerta 66 y MOSFET de potencia y el circuito transformador 68 para cada zona de la excitacion de plasma para asegurar que una tension suficientemente alta se genere en cada zona de excitacion de plasma. Puede ser preferible utilizar un circuito de pulso de excitacion de RF para producir el pulso excitacion de RF para una pluralidad de regiones o zonas de generacion de plasma, es decir, 5, 10 o mas Rf acopladas en entradas a las regiones de generation de plasma se pueden conectar en paralelo, pero aisladas utilizando un inductor. En esta disposition, los pulsos de excitacion de RF se pueden acoplar a las regiones o zonas de generacion de plasma utilizando una alimentacion separada a traves de un condensador y un inductor en serie.

El suministro de gas 18, en este ejemplo, se conecta al interior de la cavidad de microondas 22 a traves de una valvula de control 71, que se controla por el controlador del sistema 56 a traves de la senal de control C2. Las senales de control C1 y C2 se pueden sincronizar para asegurar que el flujo de gas se establece en las zonas de excitacion de plasma cuando se suministran el pulso excitacion de RF y la energla de microondas.

La Figura 4 muestra una configuration detallada de un ejemplo del sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion. A la puerta NAND 62, la fuente de RF 64, que en este ejemplo es un circuito astable, y el circuito controlador de puerta inversor 66 se le proporcionan los mismos numeros de referencias que en la Figura 3. En la disposicion mostrada en la Figura 4, la senal temporal de excitacion de RF se genera mediante el uso de un comparador de umbral 74 junto con un diferenciador 76. La senal de entrada S1 para el sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion se deriva de la porcion de la energla de microondas procedente del acoplador direccional 60. La senal de entrada S1 se conecta a una memoria intermedia de ganancia unitaria 73 para asegurar que la entrada de senal al comparador 74 no este cargada. La senal resultante S2 esta condicionada para proporcionar una tension constante con un nivel que esta cerca de o es igual a la tension de llnea de tension de alimentacion V2 del amplificador operacional una vez que la tension observada a la entrada de no inversion del amplificador operacional es mayor que la tension umbral Va. Este circuito proporciona un nivel de tension inicial constante al circuito diferenciador. El pulso de activacion es esencialmente un pulso de onda cuadrada que tiene la misma duracion que el pulso de microondas enviado a la cavidad de microondas. A los efectos del sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion es el flanco ascendente de esta senal lo que es de interes, ya que esto es lo que activa un cambio en el estado del comparador de umbral 74. La senal de salida S2 de la memoria intermedia 73 se introduce en el comparador de umbral 74, que genera una senal de salida S3 si la tension de la senal S2 es mayor que la tension umbral Viesima. La senal de salida S3 se introduce en el diferenciador 76, cuya senal de salida S4 tiene una tension correspondiente a la derivada temporal de la tension de senal S3. Sin embargo, la duracion de la senal S4 esta limitada por la tension de referencia Vr de entrada al segundo comparador en el circuito diferenciador. El resultado de esto es que la senal de salida S4 tiene una duracion limitada. La tension de referencia Vr se puede ajustar para establecer la duracion del pulso de excitacion.

Como se muestra en la Figura 3, la salida de la puerta NAND 62 se conecta al circuito controlador de puerta 66. La salida del circuito controlador de puerta inversor se conecta al MOSFET de potencia y al transformador de circuito, que se muestra en la Figura 4 para comprender un MOSFET 78 conectado para conmutar una tension +Vdd a traves del devanado primario de un transformador 80. El devanado secundario del transformador 80 genera la senal de excitacion de RF, que se suministra a la zona de excitacion de plasma correspondiente a traves de una estructura de alimentacion adecuada, por ejemplo, cable coaxial o similar.

5

10

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20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

La Figura 5 muestra una vista lateral en seccion transversal a traves de una representacion alternativa de un aplicador de plasma 120 que se muestra en la Figura 2. A los elementos comunes con la Figura 2 se les proporciona el mismo numero de referencia y no se describen de nuevo. El aplicador de plasma 120 en este ejemplo difiere de la realizacion mostrada en la Figura 2 en la forma en que el gas se suministra a las zonas de excitacion de plasma. En este ejemplo, la cavidad de microondas esta cerrada; el flujo de gas no pasa a traves de la misma. Los acopladores de microondas 44 se montan en la cara superior del aplicador 120 utilizando accesorios impermeables 142, que fijan el aplicador en su lugar y cierran hermeticamente la cavidad de microondas 22. La parte inferior de los accesorios puede ser metalizada para evitar que la energla de microondas se escape.

En este ejemplo, el gas se suministra directamente a cada zona de excitacion de plasma a traves de una entrada en la pared del tubo de cuarzo correspondiente 24. Cada entrada se puede conectar en paralelo con el suministro de gas, o, como se muestra en la Figura 5, un paso de flujo de gas 130 se puede conectar en el interior de cada tubo de cuarzo 24 con su tubo de cuarzo vecino. Uno de los tubos de cuarzo, por ejemplo, un tubo mas extremo, comprende una entrada 131 para la conexion al suministro de gas (no mostrado). De esta manera las zonas de excitacion de plasma se conectan al suministro de gas en serie. Una ventaja de esta disposicion es que se puede asegurar que el flujo de gas es igualen todo el aplicador.

La Figura 6 muestra una vista mas detallada de una zona de excitacion de plasma dentro de un tubo de cuarzo 24 montado sobre la cara superior de un aplicador de plasma como se ha descrito anteriormente. A los elementos en comun con las disposiciones descritas anteriormente se les da el mismo numero de referencia y no se describen de nuevo. La Figura 6 muestra un ejemplo detallado de la disposicion para lanzar el pulso excitacion de RF en la zona de excitacion de plasma. El pulso excitacion de RF se transporta desde el sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion hasta la zona de excitacion de plasma a traves del cable 90, que puede ser un cable coaxial, una alimentacion capacitiva pasante, un contacto de alambre o similar. Si se utiliza un cable coaxial, el conductor central se conectara al acoplador 44 a traves del inductor 96. En esta disposicion, el conductor interno del cable coaxial 90 se conecta electricamente al acoplador de microondas 44 en el tubo de cuarzo a traves de inductor 96. El conductor externo del cable coaxial 90, que se puede conectar a tierra, se conecta a un manguito electricamente conductor 92 formado alrededor de una porcion de la superficie externa del tubo de cuarzo 24 que rodea el extremo del acoplador de microondas 44. El manguito conductor 92 debe rodear totalmente el conductor/acoplador 44 y estar conectado electricamente a la pared externa de la seccion/cavidad de gula de ondas 22. La longitud del manguito conductor 92 o metalizacion alrededor del tubo de cuarzo 24 debe ser tal que la energla de microondas no pueda irradiarse o escapar de la zona o region de generacion de plasma en espacio libre o acoplarse en el tejido. El acoplador de microondas 44, el tubo de cuarzo 24 y el manguito 92 forman, por tanto, una estructura coaxial. La region en el interior del tubo de cuarzo 24, donde el gas fluye a traves de esta estructura coaxial es la zona de excitacion de plasma, ya que el campo electrico elevado causado por el pulso excitacion de RF aparece aqul.

Un elemento de bloqueo de microondas 94 se conecta entre el cable coaxial 90 y la estructura coaxial que se ha descrito anteriormente. La finalidad del elemento de bloqueo de microondas 94 es evitar que la energla de microondas acoplada desde la cavidad por el acoplador de microondas 44 se desplace hacia abajo del cable coaxial 90 hacia el sistema de circuitos de generacion de senales de excitacion. En esta realizacion, el elemento de bloqueo de microondas 94 comprende un inductor de alambre enrollado 96 que se conecta al conductor interno del cable coaxial 90 y esta aislado del conductor externo del cable coaxial 90 mediante un aislante 98. El inductor 96 se puede fabricar de un material de perdida baja, tal como plata. El inductor 96 es particularmente eficaz en el bloqueo de energla de frecuencia de microondas, por ejemplo, 1 GHz o mas.

Como alternativa, ademas de, una o mas ramas de un cuarto de onda se pueden conectar al conductor externo. La longitud de la rama es un cuarto de longitud de onda de la radiacion de frecuencias de microondas. Incluir la rama puede ayudar a evitar la radiacion de la energla de microondas del elemento de bloqueo de microondas 94.

La Figura 7 muestra una disposicion alternativa que se puede utilizar para acoplar el pulso excitacion de RF en la zona de excitacion de plasma. En esta disposicion, dos agujas conductoras sin contacto 182, 184 se utilizan para acoplar el pulso excitacion de RF desde el segundo devanado del transformador 180 en el acoplador de microondas 44. Las tensiones N1 y N2 se disponen para estar fuera de fase para crear un campo electrico lo suficientemente grande en la zona de generacion de plasma para permitir la excitacion de plasma. Ramas cillndricas de un cuarto de longitud de onda 186, 188 se utilizan para asegurar que nada de la potencia de microondas se emita desde el aplicador. Las ramas se disponen para transformar un cortocircuito en sus extremos proximales (donde las agujas entran) en un circuito abierto en la zona de excitacion de plasma. Cierres hermeticos 200 se utilizan para asegurar que el gas no pueda escapar desde donde las agujas entran en la zona de excitacion de plasma. Esta disposicion asegura tambien que el campo E en el acoplador de microondas 44 sea un maximo.

Las Figuras 8A y 8B muestran el uso de un dispositivo de difusion 190 que se puede montar sobre un tubo de cuarzo 24 para difundir los agentes activos creados por el plasma sobre un area de tratamiento mas amplia. La ventaja del dispositivo de difusion es que se necesitan menos zonas de excitacion de plasma para obtener la misma area de cobertura para los agentes activos. Tener menos zonas de excitacion plasma puede reducir la demanda de energla del artefacto. En la Figura 8A, un tubo de cuarzo 24 que sobresale de la pared de la cavidad de gula de ondas 22 se muestra como se ha descrito anteriormente. Una alimentacion de gas separada 130 proporciona gas a

un volumen encerrado por el tubo de cuarzo 24 en el que la energla de microondas se acopla desde la cavidad 22 con el acoplador 44 y un pulso excitacion de RF se suministra como se ha descrito anteriormente (los detalles no se muestran para mayor claridad). El tubo de cuarzo 24 esta rodeado por una carcasa 192 que se recibe en una abertura en forma correspondiente formada en la superficie trasera del dispositivo de difusion 190. La carcasa 192 5 se puede asegurar en el dispositivo de difusion 190 utilizando el tornillo de bloqueo 194. La longitud de la carcasa que se inserta en el dispositivo de difusion 190 puede, por tanto, variar.

El dispositivo de difusion 190 es en si es una camara que encierra un volumen alrededor de la salida del tubo de cuarzo. La Figura 8B muestra una vista en planta de la superficie superior de la camara, que esta provista de cuatro 10 orificios 196. Por lo tanto, los agentes activos creados por el plasma salen del dispositivo de difusion 190 a traves de los orificios, extendiendo as! el efecto de la zona de excitacion de plasma como se indica por las flechas discontinuas en la Figura 8A

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Aparato de esterilizacion por plasma que comprende:

una cavidad de microondas (22) que se puede conectar para recibir pulsos de radiacion de frecuencia de microondas desde una fuente de microondas (52); una zona de excitacion de plasma;

un acoplador de microondas (44) dispuesto para acoplar energla de microondas fuera de la cavidad de microondas a la zona de excitacion de plasma, teniendo la zona de excitacion de plasma una trayectoria de flujo de gas a traves de la misma;

una alimentacion de gas (18, 28, 30) que se puede conectar para suministrar gas ionizable a la trayectoria de flujo de gas; y caracterizado por

un circuito de generacion de senales de excitacion (16) dispuesto para suministrar un pulso de energla de radiofrecuencia (RF) a la zona de excitacion de plasma para generar un campo electrico elevado en la misma para lograr un plasma no termico en el gas ionizable presente en la trayectoria de flujo de gas, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion (16) incluye un sistema de circuitos de control dispuesto para utilizar una caracterlstica detectable de un pulso de radiacion de frecuencia de microondas recibida en la cavidad de microondas para causar la generacion del pulso de energla de RF.
2. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende una pluralidad de acopladores de microondas, estando cada acoplador de microondas montado en la cavidad de microondas para acoplar energla de microondas fuera de la cavidad de microondas a una zona de excitacion de plasma respectiva.
3. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con las reivindicacines 1 o 2, en el que el acoplador de microondas (44) es una sonda de senales de microondas conectada en una entrada a una cavidad de microondas para acoplar una porcion de la radiacion de frecuencia de microondas recibida en la cavidad al sistema de circuitos de control del circuito de generacion de senales de excitacion.
4. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que la sonda de senales de microondas es un acoplador de campo E o de campo H.
5. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion (16) comprende un circuito excitacion de RF dispuesto para recibir como entrada una senal de RF pulsada generada por el sistema de circuitos de control utilizando una porcion de la radiacion de frecuencia de microondas acoplada desde la cavidad de microondas (22).
6. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion (16) comprende:

una pluralidad de circuitos de excitacion de RF, estando cada circuito excitacion de RF dispuesto para recibir como entrada una senal de RF pulsada generada por el sistema de circuitos de control utilizando la porcion de la radiacion de frecuencia de microondas acoplada desde la cavidad de microondas (22), y para emitir un pulso de energla de RF a una respectiva zona de excitacion de plasma y

un divisor de senales de RF dispuesto para dividir la senal de Rf pulsada generada por el sistema de circuitos de control para generar una senal de entrada independiente para cada circuito de excitacion de RF.
7. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que cada zona de excitacion de plasma comprende:

un conducto dielectrico que se extiende fuera de la cavidad de microondas y define la trayectoria del flujo de gas, una disposicion coaxial que comprende un conductor interno situado en el interior del conducto dielectrico y un conductor externo (92) separado del conductor interno por el conducto dielectrico,

en el que el circuito de generacion de senales de excitacion (16) esta conectado a la disposicion coaxial para generar un campo electrico elevado dentro del conducto dielectrico tras el suministro del pulso de energla de radiofrecuencia (RF).
8. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion (16) comprende una llnea de salida coaxial (90) que tiene un conductor interno conectado al conductor interno de la disposicion coaxial y un conductor externo conectado al conductor externo de la disposicion coaxial, en el que el circuito de generacion de senales de excitacion esta conectado a la disposicion coaxial a traves de un elemento de bloqueo de microondas (94) dispuesto para proteger el circuito de generacion de senales de excitacion de la energla de microondas en la zona de excitacion de plasma, y en el que el elemento de bloqueo de microondas comprende un inductor (96) en el conductor interno de la llnea de salida coaxial.

5

10

15

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30

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40

45
9. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que cada acoplador de microondas (44) comprende un miembro conductor que tiene una primera porcion que sobresale en la cavidad de microondas (22) y una segunda porcion que se extiende hacia fuera desde la cavidad de microondas hasta su zona de excitacion de plasma respectiva, y en el que la longitud de la primera porcion que esta expuesta en la cavidad de microondas se determina basandose en la intensidad del campo de la energla de microondas en la cavidad de microondas.
10. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que la cavidad de microondas (22) esta dispuesta para soportar sustancialmente toda la energla de microondas recibida en un solo modo de gula de ondas, y en el que la cantidad de la primera porcion de cada elemento conductor que se expone en la cavidad de microondas se determina basandose en la posicion de su acoplador de microondas (44) respectivo con respecto al campo del modo de gula de ondas y la distancia entre el acoplador de microondas (44) y la ubicacion en la que la energla de microondas se recibe en la cavidad de microondas (22).
11. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que la alimentacion de gas (18, 28, 30) incluye una entrada (30) en la cavidad de microondas y una o mas salidas de la cavidad de microondas (22), conduciendo cada salida a una zona de excitacion de plasma respectiva, de modo que el gas ionizable se desplaza a traves de la cavidad de microondas hasta llegar a las zonas de excitacion de plasma.
12. Aparato de esterilizacion por plasma de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende un dispositivo de difusion (190) en la trayectoria del flujo de gas despues de la zona de excitacion de plasma, comprendiendo el dispositivo de difusion un recinto que tiene una pluralidad de orificios de salida separados (196) para la difusion de la salida desde la zona de excitacion de plasma.
13. Un artefacto (10) de esterilizacion de manos, comprendiendo el artefacto:

una carcasa (12) que define una cavidad de recepcion de manos (14) entre una superficie interna superior y una superficie interna inferior;

una fuente de microondas (52) situada en la carcasa y dispuesta para generar pulsos de radiacion de frecuencia de microondas;

una pluralidad de aparatos de esterilizacion por plasma de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, situada en la carcasa y conectada para recibir pulsos de radiacion de frecuencia de microondas desde la fuente de microondas,

en el que las trayectorias de flujo de gas desde las zonas de excitacion de plasma de la pluralidad de aparatos de esterilizacion por plasma terminan ya sea en la superficie interna superior o en la superficie interna inferior, de modo que el plasma generado por la pluralidad de aparatos de esterilizacion por plasma se dispone para incidir en la mano o manos de un usuario cuando estan recibidas en el rebaje de recepcion de manos.
14. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que la fuente de microondas (52) comprende un

magnetron y un divisor de potencia dispuesto para dividir la salida del magnetron en una pluralidad de senales de

entrada de microondas, siendo cada senal de entrada microondas para un aparato de esterilizacion por plasma respectivo.
15. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que la fuente de microondas (52) comprende un

magnetron y un multiplexor de potencia dispuesto para multiplexar la salida del magnetron entre la pluralidad de

aparatos de esterilizacion por plasma.