[发明专利]加性效应增强的过氧化氢消毒方法和装置

说明书

相关申请(优先权要求)

本申请要求对通过整体引用结合于此的全部以下美国申请的优先权：于2009年3月16日提交的第61/160,488号美国临时申请；于2009年3月24日提交的第61/162,881号美国临时申请；于2009年4月6日提交的第61/166,932号美国临时申请；于2009年4月21日提交的第61/171,175号美国临时申请；以及各自于2009年10月22日提交的第12/604,047号、第12/604,077号、第12/604,089号、第12/604,148号和第12/604,129号美国临时申请。

技术领域

本发明主要地涉及用于使用催化剂来控制溶液分解的方法和装置，并且具体地涉及一种用于通过加性效应(additive effect)来控制和增强消毒过程的方法和装置。

本发明涉及如下改进的消毒方法和装置，该方法和装置例如利用过氧化氢溶液和催化剂来促进过氧化氢在容纳待消毒的物体(比如隐形眼镜)的密封反应室内的受控分解，其中溶液、分解催化剂、所得能量和分解副产物被用来通过加性效应来控制和增强消毒过程。

尽管这里公开的方法可以例如用来消毒隐形眼镜、特别是软隐形眼镜，但是该方法也可以适合于消毒其它类型的物品、例如在尺寸适当缩放的反应室内的更大物品(比如非无菌医疗或者牙科用具等)。这样，尽管本公开内容着重于使用该方法(和关联装置)以使用过氧化氢来消毒隐形眼镜，但是应当理解该方法可以使用于其它消毒应用中。

背景技术

过氧化氢不稳定并且随时间最终分解(歧化)成水和氧。如果过氧化氢例如经受极端温度、暴露于紫外线下或者被引入催化剂则更快地出现分解。分解速率也受它的百分比浓度、它的pH以及杂质和稳定剂的存在所影响。分解过程本质上是放热的，并且在已经向过氧化氢引入催化剂时，析出的热能和氧可以通过若干增加与催化剂的分子接触机会的手段来加速该过程。这些手段包括创建热激发的对流、由于上升氧泡沫的搅拌效果所致的机械混合以及使得用于分解的能量阈值降低的更强分子运动。

与粘度在20摄氏度时为1.003cP的水相比，过氧化氢是在20摄氏度时比重为1.443而粘度为1.245cP的比水更大的分子。然而每个与另一个完全可混合，从而允许定制无限多种浓度水平以适应各种应用。为了消毒而配制的过氧化氢溶液可以包含表面活性剂，并且经常修改其pH值和使其化学稳定以便保证合理保存限期和在使用时的效能。为了消毒隐形眼镜而配制的过氧化氢例如一般按照不少于3.0％的浓度来供应，并且范围可以上至4.0％以便保证3.0％的最小浓度可用于消毒。

尽管更高浓度的溶液对防范病原体将更具效能和有效，但是一般并未追求使用更高浓度的溶液用于隐形眼镜护理用途。这是因为过氧化氢的强氧化性质，以及这样的更高浓度在与敏感的视觉组织的意外全强度接触的情况下可能具有的破坏效果。

有助于过氧化氢分解的催化剂包括大多数过渡金属、二氧化锰、银和过氧化氢酶(enzyme catalase)。关于单步隐形眼镜消毒系统很普遍的是，在聚合物支撑结构上以表面涂层的形式向溶液引入铂。催化剂通过改变用于化学反应的能量路径来工作。图1提供了对与未用催化剂激活关联的能量(线10)和与用催化剂激活关联的能量(线12)做比较的示图。如图所示，在向过氧化氢引入时，催化剂用于降低为了启动过氧化氢在它原本稳定的环境条件之下的分解而需要的激活能量。

已经发现溶液温度、放热生成的热、热激发的对流、由于析出氧泡沫所致的机械搅拌、由于歧化所致的稀释、在溶液中的溶解气体和环境压强改变的组合影响催化反应进展的速率。在比如由用于隐形眼镜的典型商业可用过氧化氢消毒杯系统、例如Ciba Vision提供的AO SPET系统(如图2中所示，整个系统由标号13标识)所提供的开放环境中，与催化剂基本上同时地向10毫升的过氧化氢溶液引入隐形眼镜，并且随后经过杯(在图2中用标号15表示)中的疏水膜或者单向阀(在图2中用标号14表示)排放由于反应所致的析出氧。如图3中所示，利用该类型的系统，由于催化反应所致的溶液浓度相当迅速地降至约0.1％，随后在溶液浴液(bath)的浓度已经减少至对于消毒的隐形眼镜插入于眼中而用户无视觉刺激的风险而言安全的水平之前需要六至八小时。