专利名称：用于通过紫外线辐射来消毒液氮的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于迅速消毒液氮的装置和方法，该液氮为例如在用于低温贮藏生物材料的过程中、在冷冻疗法中以及在分子烹饪法中使用的类型。
背景技术：
众所周知，液氮通过压缩自然界中非常普遍的气态氮(占据地球大气的79% )而获得，并且具有非常低的沸点(-195. 820C )。在其实际应用中，液氮在释放时蒸发并且吸收大量的热，从而使其对于用作冷却剂而言非常有效。尽管液氮具有低的颗粒计数和低的微生物含量(自然界中很少有微生物能够在-195°C左右的温度下存活)，但是考虑到其在医学以及在食品工业中的关键应用，保证氮的绝对无菌状态的需要目前仍感到是问题。迄今为止，已知许多用于在生产之时获得消过毒的液氮的方法，并且供应液氮的公司可以证明所供应的液氮的纯度的类型。然而，由于这种液体的特别组成，不可能密封用来运送液氮的容器，因而在液氮由终端用户实际使用之前，不可能保证并证明液氮的无菌状态。通常，液氮以加压容器从制造商运送至终端用户(医院、低温生物实验室、医疗中心等等)，并且放置在以各种尺寸形成并且可以容纳从几升至几百升不等的特殊低温容器中。很多时候，在离开制造商的时间至到达终端用户的时间之间，液氮经过几次倒手(分包合同气体供应商和/或运输代理商)，从而使液氮暴露于进一步的污染风险(在转移至用于运送液氮的不同低温容器的过程中)。此外，在处理低温容器所放置的医院、实验室或医疗中心中的可能受到侵染的生物材料过程中，不正确的卫生处理或安全程序也可以导致氮的污染。目前，使用紫外线辐射来为手术材料、台面以及水或其它液体消毒是已知的。具体地，意大利专利公告IT1123509中描述了一般地用于为液体消毒的紫外线辐射的使用，该专利公告公开了一种使液体处于恒定压力的进料歧管和传送歧管。然而，该方案的特征适用于用于为在组成上类似于水的液体消毒的系统，而难以应用于诸如迅速蒸发的液氮的液体。美国专利2044279描述了一种使用紫外线辐射来净化二氧化碳的方法。另一方面，美国专利4620962具体地涉及液氮的消毒，但包括对通过使液氮蒸发而获得的气态氮进行超滤和UV照射，然后压缩气态氮以使之重新液化。因此，这是复杂的过程，并且不能使氮在液态下直接被消毒。美国专利公告2003/0127506描述了一种包括用于产生UV-C辐射和臭氧的紫外线灯的信箱。辐射消灭包裹表面上的病菌，并且在信箱内流通的空气允许臭氧渗入包裹而接触内容物并消灭包裹内容物上的病菌。专利文献WO 2007/051276关于一种棒式UV辐射消毒棒，其包括具有孔的壳体以及安装在壳体内、定位成经由孔而放射UV辐射的UV辐射源。所描述的后一种装置明显不适于为液氮消毒，液氮需要特殊容器并且其特征在于快速的蒸发率。因此，现有技术遗留下未解决的技术问题，具体而言是在液氮中贮藏的生物样本因在同一低温容器中储存的其它样本或因液氮本身而受到微生物和病毒污染的技术问题。因此，例如当细胞或组织被冷冻时或者在袋或其它不适当密封或损坏的装置中低温贮藏的样本的情况下，受污染的氮可能经由与生物样本直接接触而使之受到侵染。此外， 受污染的氮可能会在冷冻疗法治疗过程中与皮肤伤口直接接触，由此直接感染患者。因此，感到对于一种用于在液氮蒸发之前对其进行消毒的装置和方法的需要。因此，本发明适用于实验室、医疗和烹调领域，其中液氮必须在其用作低温液体紧之前被消毒。更具体地，本发明特别提出在以下领域中快速地且在其液态下直接地对氮进行消毒-低温贮藏用于对用来填充用于低温贮藏和长期储存生物(包括人类)细胞和组织的特别地设计的低温容器(杜瓦瓶)的液氮进行消毒。用于对在超快细胞冷却技术中使用的液氮进行消毒，特别是氮与细胞直接接触的超快细胞冷却技术(利用开放式系统进行玻璃化)。用于对用于要被移植的低温贮藏的器官的液氮进行消毒。-冷冻疗法用于对要被用在医疗治疗中的液氮进行消毒冷冻疗法技术(例如在直肠病学或皮肤病学)。-分子烹饪法用于对用在烹调准备(分子烹饪法或液氮烹饪)中的液氮进行消毒；实际上，通过将食物直接沉浸于液氮中来准备菜肴正变得越来越普遍(例如，橄榄油的玻璃化或即时冰淇淋)。
发明内容
因此，本发明的目标是提出一种即时简单且有效的用于迅速消毒液氮的装置和方法。该目标通过一种基于利用紫外射线的照射的、根据所附权利要求的消毒装置和消毒方法来实现。本发明的第一个优点在于，根据本发明的装置在其优选实施方式中易于使用、占用空间小并且适用于消过毒的液氮的使用非常重要或适宜的很多个领域。具体地，在低温贮藏领域中，本发明使得在确保高度无菌状态的情况下实现生物材料的快速冷冻成为可能。而另一个优点在于，可以将该装置应用于市场广泛使用的容器。通过参照图示了本发明的优选的非限制性实施方式的附图的以下描述，这些和其它优点将得到更佳理解。
在附图中
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图1示出根据本发明的消毒装置的电路图；图2示出根据本发明的用于对液氮进行消毒的容器的总体视图；图3示出了图2所示容器的主视图；图4是容器沿着图3中示出的A-A线的横截面；图5和图6示出根据本发明的闭合装置的原型以及其在杜瓦液氮容器中的示意性应用。
具体实施例方式参照图1，根据本发明的液氮消毒装置包括电路C，电路C包括-呈例如杀菌灯形式的UV-C辐射源2；-用于测量灯2紧邻处温度的例如PT(钼)100热电偶的传感器3 ；-控制器7，其配备有定时器，用于启动灯2，并被编程为具有根据与消毒过程的效率有关的标准、以及要被消毒的氮的量和其中放置氮的系统的物理性质而预定的一个或多个启动时间。电路C从电力网供电9经由开关13和保险丝12供电，并且还包括-用于命令输入的单元(未图示)；-优选为IXD(液晶显示器)10的显示单元；-用于控制器7的可再充电电池8；-用于控制灯2的继电器11；-声音报警器14。有利地，控制器7设定为在出现例如由探针3测量的温度降低至最小阈值以下的特定条件时启动报警器14，以便将UV-C灯保持于适当效率水平并避免对其损坏。实际上，按照每表面积单位的照射功率，当前可用的杀菌灯的效率在40°C以下的温度下迅速下降。因此必须将灯2放置在离液氮的适当距离处，并且优选地与其绝热。在这些条件下，探针3测量由控制器7处理并且相关于诸如所存在的氮的量、制成液氮容器的材料和液氮蒸发率的其它重要参数而放置的温度。基于所执行的处理，控制器7经由定时器启动灯2达至少放射消灭抗液氮的微生物所必需的辐射剂量所需要的时间。图2至图4图示了根据本发明的消毒装置S的优选实施方式。该装置包括容器20和盖30。具体地，容器20包括绝热外壳22和用于液氮的由不锈钢制成的可拆卸内罐24。优选地，罐M具有2至5升液氮的容量，并且特别地设计为限制热损失并且保证氮的缓慢蒸发，由此便利于消毒过程。上文示意性地描述的电路C容纳在盖30下面，并且包括两个UV-C杀菌灯32、温度传感器34和显示器36。为了防止灯的温度下降至编程的最小阈值以下，设置间隔件8以使盖保持从容器 20升起。灯还由一件石英玻璃40来保护。还有利地设置遮蔽件42、44以防止由罐M反射的UV辐射泄漏。
在使用过程中，将未消毒液氮倒入罐M中，将盖30放置在容器20上，并且如上文描述的，通过启动UV-C开始消毒过程。如上文描述的用于消毒氮的容器在组织和细胞玻璃化(vitrification)过程中尤为有用。实际上，当消毒已经完成时，可以在罐M中直接执行玻璃化过程。与生物材料直接接触的氮是消过毒的，并且使得使用开放式支持物(例如Cryotops或Cryoleaf)来玻璃化人类细胞(卵母细胞和晶胚)成为安全过程，而不具有任何污染样本的风险。如上所述，本发明意图计算消灭抗液氮的微生物所必需的最小照射时间；该计算考虑了消灭微生物(消毒)的速率正比于要被消毒的液氮的量、并且取决于其中放置氮的容器的物理性质。根据本发明的方法还考虑了容器中释放的液氮吸收大量的热并蒸发，而且期望的是，以在氮完全蒸发之前完成照射的方式计算照射时间。由于杀灭微生物的速率取决于UV-C照射系统的效率，该效率进而反比于照射系统操作的温度，所以根据本发明的方法还意图通过测量灯泡附近温度来检查系统的效率， 从而即使在存在由液氮的蒸发而导致的高制冷效果的情况下，也维持最大效率的状况。因此，该消毒液氮的方法基于放射杀灭能够在氮的沸点(-195. 820C )下存活的微生物所必需的至少最小剂量的UV辐射。优选地，该剂量在液氮完全蒸发之前在短的时间间隔内迅速照射，从而防止灯效率的降低。图5和图6示出了根据本发明的闭合装置的原型、以及其在杜瓦(dewar)液氮容器中示意性应用。闭合装置50成形为使得其可以用作用于市场可购的低温容器的“通用消毒塞”。 其包括如上文描述的电路C，该电路C配备有两个UV-C灯52和相邻的温度传感器M。装置S可以应用于用于运送氮以及储存样本(冷库)的大杜瓦瓶以及“开放式杜瓦瓶”(用于达5至6升液氮的小型低温容器)。此外，装置50既为液氮消毒，也为容器的内部消毒，使得液氮在需要时随时用在例如低温生物学、冷冻疗法或分子烹饪法中。
权利要求
1.一种用于使用紫外线辐射来迅速消毒容器中的液氮的装置，其特征在于，所述装置包括-至少一个UV辐射灯O)，所述UV辐射灯( 照射所述容器内部；-传感器，所述传感器用于监测所述灯的温度；-控制器件，所述控制器件操作性地连接至所述传感器和所述灯，以便启动所述灯，使得所述灯照射达设定的时间长度，该设定的时间长度基于由所述传感器测量的温度并基于消灭抗液氮的微生物所必需的最小辐射剂量。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述容器00)包括绝热外壳02)以及用于液氮的由不锈钢制成的可拆卸内罐(M)，并且，设置盖(30)，用于容纳所述至少一个杀菌UV灯 (32)、所述温度传感器(34)和所述控制器件。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述温度传感器(34)定位成接近所述至少一个UV 灯(32)。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述盖(30)通过间隔件(38)而被保持在从所述容器OO)升起的升起位置，并且所述至少一个UV灯(32)由石英玻璃件00)保护。
5.如权利要求4所述的装置，其中，设置遮蔽件02、44)，用于防止由所述罐O)反射的UV辐射的泄漏。
6.如权利要求1所述的装置，其中，设置器件(50)，用于闭合所述容器，所述器件容纳所述至少一个杀菌UV灯(5 、所述温度传感器(54)和所述控制器件，所述容器是用于液氮的杜瓦低温容器。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个UV灯是以253.7纳米照射的UV-C灯。
8.—种通过UV照射来消毒储存在容器中的液氮的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤-确定杀灭位于所述容器中或所述液氮中的微生物所必需的最小UV剂量；-测量灯附近的温度；-根据测量到的温度和所确定的最小剂量来计算照射时间；-照射所述液氮达所计算的照射时间。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述最小剂量照射时间根据所述容器中的所述液氮的蒸发率来计算。
10.一种用于使用储存在容器(1)中的液氮来迅速冷冻生物材料的过程，所述过程包括如权利要求8或9所述的初步的消毒方法。
全文摘要
所描述的是一种用于使用紫外线辐射来迅速消毒容器中的液氮的装置和方法，该紫外线辐射照射达预定的时间长度，该预定的时间长度基于由传感器测量的温度并基于杀灭抗液氮的微生物所必需的最小辐射剂量。
文档编号A61L2/10GK102316904SQ200980156967
公开日2012年1月11日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者洛多维科·帕尔梅贾尼 申请人:乔瓦尼·埃尔米尼, 洛多维科·帕尔梅贾尼, 里卡尔多·保利尼