СИСТЕМА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОПАСНЫХ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОТХОДОВ С ПОМОЩЬЮ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК A61L2/12 A61L11/00 

Изобретение относится к микроволновым системам, предназначенным для дезинфекции медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов, например использованных одноразовых шприцов, одноразовых систем для внутривенного вливания, предметных стекол для проведения лабораторных анализов, заборного инструментария для проведения клинических и биологических анализов крови, а также различных биологических сред: крови, мочи, плазмы крови, гемаконов, кала и тканей органов с предварительным смачиванием.

Заявляемая микроволновая система позволяет перевести опасные и потенциально опасные медицинские и биологические отходы в отходы неопасного класса (бытовые отходы) с целью их последующей обычной утилизации. Заявляемая микроволновая система не предназначена для стерилизации медицинских и биологических отходов.

Из уровня техники известны устройство и способ влажного обеззараживания инфицированных медицинских отходов с использованием СВЧ-методов дезинфекции, описанные, например, в патенте РФ № 2221592, дата приоритета 15.03.2001, «Способ обеззараживания инфицированных медицинских отходов и устройство для его реализации», выданном на имя «Обнинского центра естественных наук и технологий».

В указанном патенте увлажненные опасные и потенциально опасные медицинские отходы помещают в контейнер с добавлением водных растворов сенсибилизаторов в виде поверхностно-активного вещества (жидкого мыла), которые размещают в СВЧ-камере и подвергают периодической обработке микроволновым излучением с изотермической выдержкой в паузах между периодами облучения. Управление СВЧ-камерой осуществляется с помощью механических реле. Вентилирование рабочей зоны СВЧ-камеры осуществляется с помощью принудительной приточной вентиляции.

Недостатком указанного устройства является отсутствие автоматического контроля за процессом обеззараживания отходов, который сам по себе является потенциально опасным для оператора. Отсутствие датчиков контроля температуры пара на выходе из контейнера, в котором помещены обеззараживаемые отходы, и отсутствие контроля температуры внутри контейнера многократно увеличивают риск возгорания обеззараживаемых отходов.

Использование приточной системы вентиляции рабочей камеры при одновременном отсутствии системы фильтрации выходящего из рабочей камеры воздуха приводит к тому, что в процессе обеззараживания отходов могут выделяться неприятные для оператора запахи, которые сами по себе могут быть токсичными.

Контроль качества проведения обеззараживания осуществляется оператором вручную с помощью открывания контейнера и визуального контроля оператором изменения цвета тест-полоски, находящейся в контейнере, что является неудобным для оператора.

Для гарантированной дезинфекции оператор должен использовать дополнительные обеззараживающие средства в виде жидкого мыла, добавляемого в контейнер, что увеличивает количество расходных материалов.

Из уровня техники известна установка по патенту США № 6524539 «Микроволновый стерилизатор», дата публикации 25.02.2003, предназначенная для дезинфекции и стерилизации сухих или влажных инфицированных медицинских отходов с помощью воздействия микроволнами на контейнер, установленный на поворотном столе и помещенный в герметичную рабочую камеру.

Система контроля за процессом обеззараживания в указанном патенте осуществляется с помощью автоматического контроля за параметрами процесса, который включает в себя обязательную операцию взвешивания отходов перед их дезинфекцией и расчета блоком управления необходимого количества воды для добавления в контейнер с отходами, что усложняет в целом процесс дезинфекции.

Данная установка требует стационарного подключения источника воды для подачи в контейнер с отходами, а также стационарной системы канализации для отвода стоков после проведения процедуры обеззараживания отходов, что ограничивает возможность использования устройства, например, в полевых условиях.

Из уровня техники известен также патент США № 5879643 «Микроволновая установка для нагревания, дезинфекции и стерилизации материалов», дата публикации 09.03.1999, предназначенный для жидкой дезинфекции СВЧ-излучением потенциально опасных отходов, помещенных в герметичный контейнер, установленный в рабочей камере СВЧ-печи.

Данная установка снабжена автоматической системой предотвращения возгорания отходов и контейнера, представляющей собой инжектор, размещенный в колпаке контейнера, трубой для выпуска конденсата, дыма и пара во внешнюю среду, также установленной в колпаке контейнера, а также собственной системой пожаротушения контейнера, установленной в рабочей камере.

В данной установке при проведении обеззараживания отходов при случайно открытой крышке контейнера невозможно обеспечить безопасность полного цикла обеззараживания из-за полного выпаривания жидкости из контейнера с последующим срабатыванием внутренней системы пожаротушения в рабочей зоне камеры и внутри контейнера, что приведет к прерыванию процесса обеззараживания.

Наиболее близким из аналогов является патент США № 5407641 «Микроволновая установка и контейнер для дезинфекции и стерилизации материалов», дата публикации 18.04.1995, выбранный за прототип.

Указанная установка содержит рабочую камеру и контейнер, размещаемый в рабочей камере. В контейнер помещаются потенциально опасные отходы, предназначенные для дезинфекции, которые смочены жидкостью (водой). Контейнер имеет нижнюю часть и верхнюю крышку, которые можно герметично соединить друг и другом с получением внутреннего пространства для помещения отходов, подлежащих обработке микроволновым излучением в рабочей камере. В крышке контейнера имеется отверстие. Установка снабжена измерительными средствами, позволяющими контролировать температуру выходящего из контейнера пара. Измерительное средство представляют собой датчик температуры выходящего из контейнера пара. При этом в прототипе приведено несколько вариантов расположения датчика температуры выходящего из контейнера пара. На Рис. 13 (патента US 5407641) приведен датчик температуры выходящего из контейнера пара, поз. 232, расположенный за пределами рабочей камеры, который в действительности измеряет температуру нагрева отводящей из контейнера пар трубы, по температуре которой можно косвенно судить о температуре выходящего из контейнера пара. На Рис. 8 и Рис. 11 (патента US 5407641) приведен второй вариант расположения датчика температуры выходящего из контейнера пара, поз.58, выполненный совмещенным с распылительной головкой инжектора для подачи воды в контейнер. Третий вариант выполнения датчика температуры выходящего из контейнера пара приведен на Рис.1 и Рис. 5, поз.14, при котором датчик температуры выходящего из контейнера пара расположен в крышке контейнера и соединен с микроконтроллером системы управления.

Регулирование мощности микроволнового излучения, подаваемого в рабочую камеру, осуществляется только по оценке сигнала от датчика температуры выходящего из контейнера пара.

Недостатком прототипа является то, что регулирование мощности микроволнового излучения (магнетронов) производится только по косвенному параметру - температуре выходящего из контейнера пара, при этом реальная температура обеззараживаемых отходов, находящихся в контейнере, не учитывается, а она может в серьезной мере отличаться от косвенного параметра регулирования (температуры выходящего из контейнера пара). Например, при обеззараживании отходов, охлажденных до низких температур (например, замороженные гемаконы с кровью), испарение добавленной в контейнер жидкости и образование выходящего пара происходит быстрее, чем нагрев всего объема отходов. При этом при регулировании только по температуре выходящего из контейнера пара система управления будет давать команду на уменьшение мощности магнетрона, что приведет к неполному обеззараживанию охлажденных до низких температур отходов.

К недостаткам данной системы относится повышенная пожароопасность обработки отходов при разгерметизации или случайном открытии контейнера, при этом процесс обеззараживания отходов прерывается из-за возникновения аварийной пожароопасной ситуации.

При разгерметизации контейнера по каким-либо причинам происходит испарение жидкости из отходов с последующим их высушиванием в процессе дезинфекции и возможным возгоранием.

Контроль температуры только отходящего из контейнера пара является недостаточным для обеспечения безопасной непрерывной работы установки по дезинфекции материалов из-за отсутствия одновременного контроля температуры отходов, помещенных внутри контейнера для обеззараживания.

Если осуществлять только мониторинг температуры отходящего из контейнера пара, то при разгерметизации контейнера при отсутствии контроля температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри него, датчик температуры отходящего пара из контейнера будет продолжать работать в штатном режиме и ложно воспринимать нагрев контейнера как недостаточный, поскольку при разгерметизации контейнера на датчик отходящего из контейнера пара не поступает подлинная информация о температуре отходящего из контейнера пара из-за утечки его части в рабочую зону камеры. При этом датчик отходящего из контейнера пара при разгерметизации контейнера отражает его температуру значительно ниже реально существующей температуры обеззараживаемых отходов в контейнере и увеличивает мощность магнетрона или продолжает поддерживать ее на максимальном уровне для увеличения температуры в контейнере, создавая тем самым критическую ситуацию по перегреву контейнера с отходами и резко увеличивая вероятность их возгорания.

Задачей заявляемого изобретения является создание пожаробезопасной микроволновой системы обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов, позволяющей осуществлять полный непрерывный цикл дезинфекции при наличии нештатной ситуации (разгерметизация контейнера, случайное открытие крышки контейнера), в сочетании с высокими комфортными условиями для работы оператора за счет значительного уменьшения запаха от отходов в процессе их обеззараживания и возможности документирования и/или визуализации процесса обеззараживания на мониторе системы управления.

Поставленная задача решается тем, что в системе обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения, содержащей микроволновую камеру, снабженную магнетронами и рабочей камерой, при этом магнетроны установлены снаружи рабочей камеры, а внутри рабочей камеры помещен герметизированный контейнер, имеющий крышку, соединенную с контейнером посредством прижимных защелок с образованием внутреннего пространства для размещения смоченных водой отходов, подлежащих обработке микроволновым излучением, при этом крышка герметизированного контейнера имеет отверстие, снабженное штуцером со шлангом для отвода выходящего из герметизированного контейнера пара, образующегося внутри контейнера во время воздействия на него микроволновым излучением, снаружи рабочей камеры вне зоны нагрева обеззараживаемых отходов установлено средство охлаждения выходящего из герметизированного контейнера пара и измерительное средство в виде датчика для измерения температуры выходящего из герметизированного контейнера пара, соединенного с микропроцессорной платой управления, предназначенной для оценки сигнала от измерительного средства и регулирования (уменьшения или увеличения) мощности магнетронов в зависимости от результатов полученной оценки, при этом рабочая камера снабжена средством для создания равномерного облучения герметизированного контейнера с обеззараживаемыми отходами, новым является то, что в герметизированном контейнере имеется дополнительное отверстие для установки дополнительного измерительного средства, осуществляющего измерение температуры обеззараживаемых отходов, выполненного в виде термопары, погруженной до дна контейнера в обеззараживаемые отходы, соединенной с микропроцессорной платой управления, осуществляющей одновременно оценку двух сигналов от двух измерительных средств, а именно оценку сигнала от измерительного средства в виде датчика для измерения температуры выходящего из герметизированного контейнера пара и оценку сигнала от измерительного средства, осуществляющего измерение температуры обеззараживаемых отходов, при этом регулирование (уменьшение или увеличение) мощности магнетронов осуществляется по одному из измеряемых параметров, а именно температуре выходящего из герметизированного контейнера пара или температуре обеззараживаемых отходов, который первым достиг заданного оператором значения.

Кроме того, с внешней стороны микроволновой камеры со стороны, противоположной магнетронам, установлен фильтрационный блок, содержащий вентилятор, удаляющий воздух из рабочей камеры и направляющий его в вентиляционный фланец, в котором установлен второй вентилятор с угольным фильтрующим элементом, обеспечивающие принудительное прохождение и поглощение неприятного запаха удаленного из рабочей камеры воздуха, образующегося в процессе обеззараживания отходов.

Кроме того, первый магнетрон соединен посредством первого волновода с верхней частью рабочей камеры, а второй магнетрон соединен посредством второго волновода с нижней частью рабочей камеры, а средство для создания равномерного облучения герметизированного контейнера с обеззараживаемыми отходами выполнено в виде рассеивателя микроволнового излучения, установленного на выходе первого и/или второго волновода, обращенном в сторону рабочей камеры.

Кроме того, система дополнительно снабжена блоком документирования, выполненным в виде принтера, встроенного в блок охлаждения выходящего из герметизированного контейнера пара, на котором отображаются результаты обеззараживания отходов в виде времени длительности обеззараживания, температуры обеззараживания, даты проведения обеззараживания и оценки результата обеззараживания (успешно или нет).

Кроме того, в другом варианте выполнения, система может быть снабжена дистанционным пультом управления на основе ноутбука с дисплеем, связанным с микропроцессорной платой управления посредством канала Bluetooth, позволяющим визуализировать на экране дисплея в режиме реального времени основные параметры процесса обеззараживания медицинских отходов, а именно отображать температуру выходящего из герметизированного контейнера пара, температуру обеззараживаемых отходов внутри герметизированного контейнера, а также позволяющим изменять стандартные или задавать новые значения основных параметров процесса обеззараживания отходов, а именно температуру обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, температуру выходящего из герметизированного контейнера пара, длительность этапа обеззараживания и длительность этапа охлаждения отходов, а также позволяющим документировать и архивировать данные о процессе обеззараживания медицинских отходов.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами:

фиг.1 - общий фронтальный вид микроволновой системы, предназначенной для дезинфекции медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов без дистанционного пульта управления;

фиг.1 «а» - общий фронтальный вид микроволновой системы, предназначенной для дезинфекции медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов, с дистанционным пультом управления на основе ноутбука;

фиг. 2 - общий фронтальный вид микроволновой системы, предназначенной для дезинфекции медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов, со снятой дверцей микроволновой камеры;

фиг.3 - общий вид сзади микроволновой системы, предназначенной для дезинфекции медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов;

фиг.4 - вид спереди на микроволновую камеру;

фиг. 5 - вид сбоку слева на микроволновую камеру;

фиг.6 - вид в ракурсе ¾ спереди на контейнер для обеззараживания отходов;

фиг.7 - принципиальная схема контейнера для обеззараживания отходов;

фиг.8 - вид сзади слева в ракурсе ¾ на микроволновую камеру со снятой верхней крышкой корпуса;

фиг. 9 - вид спереди в ракурсе ¾ на блок охлаждения и документирования со снятыми передней и верхней крышками корпуса;

фиг.10 - принципиальная блок-схема работы платы управления 25 микроволновой камерой;

фиг.11 - алгоритм работы микроконтроллера 56 управляющей платы 25 без дистанционного пульта управления;

фиг.12 - алгоритм работы микроконтроллера 56 управляющей платы 25 с дистанционным управлением (с ноутбуком 53).

Изобретение заявляется в двух вариантах: без дистанционного пульта управления и с дистанционным пультом управления на основе ноутбука.

Первый вариант осуществления изобретения без дистанционного пульта управления

Микроволновая система обеззараживания медицинских и биологически опасных и потенциально опасных отходов состоит из микроволновой камеры 1, включающей рабочую камеру 2, внутри которой стационарно помещается герметизированный контейнер 3 с крышкой 4. Крышка 4 герметизированного контейнера 3 снабжена термопарой 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов и штуцером 6 с силиконовым шлангом 7 для отвода выходящего из контейнера пара. Микроволновая камера 1 снабжена двумя магнетронами 8 и 9, установленными снаружи рабочей камеры 2 . Магнетрон 8 соединен посредством волновода 10 с верхней частью рабочей камеры 2. Магнетрон 9 соединен посредством волновода 11 с нижней частью рабочей камеры 2. Равномерность распределения СВЧ-излучения в рабочей камере 2 обеспечивается с помощью рассеивателя 12. Магнетроны 8 и 9 соединены с двумя питающими трансформаторами 13. Со стороны, противоположной магнетронам 8 и 9, с внешней стороны корпуса 14 микроволновой камеры 1 установлен фильтрационный блок 15.

Фильтрационный блок 15 содержит вентилятор 16, который удаляет воздух из рабочей камеры 2 и направляет его в вентиляционный фланец 17, в котором установлен второй вентилятор 18, обеспечивающий принудительное прохождение удаленного из рабочей камеры 2 воздуха через угольный фильтрующий элемент 19. Угольный фильтрующий элемент 19 обеспечивает надежное поглощение очень неприятных запахов, выходящих из рабочей камеры 2 в процессе обеззараживания отходов. В нижней части корпуса 14 микроволновой камеры 1 расположены воздухозаборные отверстия 20. Рабочая камера 2 закрывается дверцей 21 со стеклом 22 и ручкой 23. С правой стороны от дверцы 21 расположена лицевая панель 24 с платой управления 25 на основе микроконтроллера. Для проведения процесса обеззараживания отходов в герметизированный контейнер 3 помещают мешок с опасными отходами 26, добавляют один литр воды 27, закрывают герметизированный контейнер 3 крышкой 4 с уплотнительной прокладкой 28 и защелкивают защелки 29. При этом термопара 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов находится в защитном кожухе 30, помещаемом внутрь глубоко до дна герметизированного контейнера 3, так чтобы обеспечить его соприкосновение с обеззараживаемыми отходами. Оператор запускает программу обеззараживания отходов путем нажатия кнопки «пуск» 31 на лицевой панели 24, при этом плата управления 25 включает магнетроны 8 и 9 и отрабатывает заданную программу обеззараживания отходов. В процессе обеззараживания отходов в герметизированном контейнере 3 образуется пар температурой около 100°С, который через штуцер 6 в крышке 4 герметизированного контейнера 3 через силиконовый шланг 7 поступает в блок охлаждения и документирования 32.

Блок охлаждения и документирования 32 установлен сверху микроволновой камеры 1 и включает в себя змеевик 33 с охлаждающими его вентиляторами 34. Перед змеевиком 33 установлен датчик 35 выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36. Пар 36, выходя из герметизированного контейнера 3, попадает в змеевик 33, где охлаждается с помощью вентилятора 34, конденсируется и отводится наружу через вторую силиконовую трубку 37 в стакан 38 для сбора конденсата. Датчик 35 выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36 соединен с платой управления 25 электрическим проводом 39. В блоке охлаждения и документирования 32 помещен также принтер 40, из которого выходит бумага 41, на которой документируются результаты обеззараживания отходов в виде длительности обеззараживания, температуры обеззараживания, даты проведения обеззараживания и оценки результата обеззараживания (успешно или нет). Принтер 40 снабжен блоком питания 42 и системой охлаждения блока питания 42 в виде двух вентиляторов 43. Плата управления 25 позволяет управлять мощностью магнетронов 8 и 9 и получать данные с датчика 35 выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36 и термопары 5, которая измеряет температуру внутри герметизированного контейнера 3. Термопара 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов соединена с помощью электрического провода 44 через разъем 45 с платой управления 25. На лицевой панели 24 платы управления 25 установлена кнопка 46 «стоп» аварийного выключения микроволновой системы. На лицевой панели 24 платы управления 25 установлен также дисплей 47 текущего состояния процесса обеззараживания, который отображает этапы процесса обеззараживания (нагрев, выдержка, охлаждение), а также время до конца каждого текущего этапа. Под дисплеем 47 на лицевой панели 24 платы управления 25 имеется система дополнительной индикации, указывающая на наличие питания в сети (индикатор 48), наличие связи с беспроводным пультом (индикатор 49), работы магнетронов (индикатор магнетронов 50). Под ними расположен еще один блок индикации 51 этапа процесса обеззараживания и индикатор 52 ошибки процесса обеззараживания (успешно/норма или неуспешно/ошибка).

Второй вариант осуществления изобретения с дистанционным пультом управления на основе ноутбука представлен на фиг.1«а».

Второй вариант изобретения представляет собой абсолютно аналогичный вариант изобретения по первому варианту, который дополнительно снабжен внешним дистанционным пультом управления на основе ноутбука 53 с дисплеем 54. Дистанционный пульт управления на основе ноутбука 53 связан с платой управления 25 микроволновой камеры 1 посредством канала Bluetooth 55.

Дистанционный пульт управления на основе ноутбука 53 позволяет визуализировать на экране дисплея 54 в режиме реального времени основные параметры процесса обеззараживания медицинских отходов, а именно отображать температуру выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36 и температуру обеззараживаемых отходов, измеряемую с помощью термопары 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов.

Кроме того, дистанционный пульт управления на основе ноутбука 53 позволяет изменять основные параметры процесса обеззараживания медицинских отходов, а именно температуру обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера 3, температуру выходящего пара 36, длительность этапа обеззараживания и длительность этапа охлаждения.

Кроме того, дистанционный пульт управления на основе ноутбука 53 позволяет документировать и архивировать данные о процессе обеззараживания медицинских отходов.

Процесс обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов осуществляется следующим образом.

Медицинские или биологические опасные и потенциально опасные отходы собирают в местах их образования в специальные пластиковые пакеты красного или желтого цвета, причем особо опасные отходы помещают в пакеты красного цвета, а потенциально опасные отходы - в пакеты желтого цвета.

Пакеты с отходами помещаются в герметизированный контейнер 3, после чего увлажняют отходы, добавляя 0,5-1,0 литра воды. Затем герметизированный контейнер 3 закрывают крышкой 4 с уплотнительной прокладкой 28 и защитным кожухом 30 для термопары 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов и защелкивают защелки 29. При этом термопара 5 оказывается помещенной в обеззараживаемые отходы. Термопара 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов соединяется с помощью электрического провода 44 через разъем 45 с платой управления 25.

При закрытой крышке 4 герметизированного контейнера 3 штуцер 6 также оказывается помещенным внутри герметизированного контейнера 3.

При этом нижний конец штуцера 6 размещается вблизи крышки контейнера 4 в верхней части герметизированного контейнера 3, где скапливается образующийся в результате нагрева обеззараживаемых отходов пар.

При нагреве герметизированного контейнера 3 в процессе обеззараживания отходов образуется пар 36 температурой около 100ºС, который через штуцер 6, соединенный с силиконовым шлангом 7, поступает на датчик 35 выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36, который находится в блоке охлаждения и документирования 32.

Датчик 35 выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36 соединен с платой управления 25 посредством электрического провода 39.

При отсутствии в системе обеззараживания отходов дистанционного пульта управления в виде ноутбука 53 с дисплеем 54, запуск программы обеззараживания отходов осуществляется путем нажатия оператором кнопки «пуск» 31 на лицевой панели 24 микроволновой камеры 1. При этом запускается единственная заложенная в плате управления 25 программа обеззараживания отходов. В данном варианте осуществления изобретения невозможно изменить заданную программу обеззараживания отходов.

Блок-схема платы управления 25 приведена на фиг.10.

Плата управления 25 содержит последовательно соединенные микроконтроллер 56 , блок приема и синхронизации данных 57, представляющий собой таймер и АЦП (аналого-цифровой преобразователь), и блок приема/передачи данных по каналу Bluetooth 55 (в этом варианте осуществления изобретения отключен). Микроконтроллер 56 выполнен на базе микросхемы Nec UPD 78F1142.

Микроконтроллер 56 управляет мощностью магнетронов 8 и 9 и отрабатывает заданную программу обеззараживания отходов, приведенную на фиг.11, нагревая герметизированный контейнер 3. При этом данные о температуре обеззараживаемых отходов, помещенных внутри герметизированного контейнера 3, снимаются с помощью термопары 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов, а данные о температуре выходящего из герметизированного контейнера 3 пара 36 снимаются с помощью датчика 35 выходящего из контейнера 3 пара 36. Данные о температуре обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, и температуре выходящего из контейнера пара по обратной связи поступают в блок приема и синхронизации данных 57.

После осуществления запуска программы обеззараживания с помощью

нажатия оператором кнопки «пуск» 31 микроволновая система начинает осуществлять заданные этапы обеззараживания отходов (нагрев, выдержку, охлаждение).

В программе платы управления 25 имеются четыре заданных параметра: температура обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера (Т зад. отх. внутр. конт.), температура выходящего из контейнера пара (Т зад. вых. пара), температура окончания охлаждения (Т зад. оконч. охлажд) и время выдержки контейнера при заданной температуре (t зад. выд.).

Для осуществления этапа нагрева герметизированного контейнера 3 микроконтроллер 56 снимает данные о текущем состоянии температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера (Т текущ. отх. внутр. конт.), (данные с термопары 5) и температуры выходящего пара (Т текущ. вых. пара) из герметизированного контейнера 3 (данные с датчика 35) и сравнивает их с заданными значениями (Т зад. отх. внутр. конт. и Т зад. вых. пара).

Опрос термопары 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов и датчика 35, измеряющего температуры выходящего из контейнера пара, осуществляется 10 раз в секунду.

При осуществлении этапа «нагрев» обеззараживаемые отходы начинают выделять очень неприятные запахи, которые удаляются из рабочей камеры 2 с помощью фильтрационного блока 15 и направляются в вентиляционный фланец 17, в котором установлен второй вентилятор 18, обеспечивающий принудительное прохождение удаленного из рабочей камеры 2 воздуха через угольный фильтрующий элемент 19. Угольный фильтрующий элемент 19 обеспечивает надежное поглощение очень неприятных запахов, выходящих из рабочей камеры 2 в процессе обеззараживания отходов. При этом вентиляторы 16 и 18 принудительно охлаждают герметизированный контейнер 3, однако охлаждение контейнера компенсируется нагревом магнетронов 8 и 9.

Если оба параметра (текущая температура обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, и текущая температура выходящего из контейнера пара) не достигли заданного значения, то микроконтроллер дает команду на включение магнетронов 8 и 9 на нагрев. Происходит этап нагрева герметизированного контейнера 3 до тех пор, пока хотя бы один из указанных выше параметров (текущая температура обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, или текущая температура выходящего из контейнера пара) не достигнет заданного значения.

При достижении одним из указанных выше параметров заданного значения микроконтроллер 56 переходит к управлению магнетронами 8 и 9 в режиме выдержки.

При работе системы в режиме выдержки происходит периодическое включение/выключение магнетронов для поддержания заданного значения в течение заданного времени выдержки ( t зад. врем. выдерж.) одного из достигнувших заданного значения параметров (заданной температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, или заданной температуры выходящего из контейнера пара). При этом одновременно микроконтроллер 56 сравнивает длительность текущего времени выдержки (t тек. врем. выдерж.) с заданным временем выдержки (t зад. врем. выдерж.). Если заданная длительность этапа выдержки не достигнута, то микроконтроллер 56 продолжает периодическое включение/выключение магнетронов для поддержания заданного значения одного из достигнувших заданного значения параметров. Если заданная длительность этапа выдержки достигнута, то микроконтроллер 56 переходит к следующему этапу «охлаждение», отключая магнетроны 8 и 9.

На этапе охлаждения микроконтроллер 56 сравнивает заданную температуру охлаждения (Т зад. охлад.) по одному из регулируемых параметров (достигнутой температуре обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, или достигнутой температуре выходящего из контейнера пара) с текущей температурой охлаждения (Т тек. охлад.).

Опрос термопары 5 для измерения температуры обеззараживаемых отходов и датчика 35, измеряющего температуры выходящего из контейнера пара, осуществляется 10 раз в секунду.

Если сравниваемые температуры не совпадают (Т зад. охлад. < Т тек. охлад.), то происходит принудительное охлаждение герметизированного контейнера 3 с помощью вентиляторов 16 и 18 до заданной температуры охлаждения.

Если сравниваемые температуры равны (Т зад. охлад.= Т тек. охлад.), то происходит печать отчета о процедуре обеззараживания отходов на принтере 40, из которого выходит бумага (чек) 41, на которой отображаются результаты обеззараживания отходов в виде длительности обеззараживания, температуры обеззараживания, даты проведения обеззараживания и оценки результата обеззараживания (успешно или нет), что свидетельствует о завершении программы обеззараживания.

Заявляемая микроволновая система обеззараживания отходов позволяет осуществлять в штатном режиме процесс обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов даже при наличии нештатной аварийной ситуации, например при аварийном открытии крышки 4 герметизированного контейнера 3 или при наличии трещины в корпусе герметизированного контейнера 3, при этом система позволяет в пожаробезопасном режиме штатно осуществить и штатно завершить процесс обеззараживания без прерывания технологического цикла обеззараживания отходов.

При разгерметизации герметизированного контейнера 3 или при аварийном случайном снятии крышки 4 контейнера происходит интенсивное испарение воды из отходов, находящихся в герметизированном контейнере 3.

При этом выходящий из контейнера пар 36 попадает в рабочую зону микроволновой камеры 1 и удаляется оттуда с помощью встроенных вентиляторов 16 и 18. В результате аварийного попадания пара 36 в рабочую зону микроволновой камеры 1, пар не доходит до датчика 35 температуры отходящего пара, в результате чего датчик 35 начинает ложно показывать заниженную температуру выходящего из контейнера пара, что воспринимается системой как недостаточный нагрев рабочей камеры 1, и микроконтроллер 56 должен дать команду на увеличение нагрева путем включения магнетронов 8 и 9. В результате дальнейшей работы магнетронов 8 и 9 при аварийной ситуации произойдет полное испарение воды из отходов и их высушивание с последующим возможным возгоранием.

Если осуществлять только мониторинг температуры отходящего из контейнера пара (как это имеет место в прототипе), то при разгерметизации контейнера при отсутствии контроля температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри него, датчик температуры выходящего пара из контейнера будет продолжать работать в штатном режиме и ложно воспринимать нагрев контейнера как недостаточный, поскольку при разгерметизации контейнера на датчик выходящего из контейнера пара не поступает подлинная информация о температуре выходящего из контейнера пара из-за утечки его части в рабочую зону камеры. При этом датчик выходящего из контейнера пара при разгерметизации контейнера отражает его температуру значительно ниже реально существующей в контейнере и увеличивает мощность магнетрона или продолжает поддерживать ее на максимальном уровне для увеличения температуры в контейнере, создавая тем самым критическую ситуацию по перегреву контейнера с отходами и резко увеличивая вероятность их возгорания и, как следствие, аварийного прерывания процесса обеззараживания отходов.

Заявляемая микроволновая система позволяет исключить развитие описанной выше аварийной ситуации и избежать прерывания процесса обеззараживания отходов в случае аварийной разгерметизации герметизированного контейнера 3 за счет дополнительного контроля температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера 3, с помощью термопары 5.

При разгерметизации герметизированного контейнера 3 в заявляемом устройстве датчик 35 температуры выходящего из контейнера пара не может достигнуть заданной температуры (Т зад. вых. пара) из-за его утечки в рабочую камеру, но при этом, однако, не происходит ложное срабатывание микроконтроллера 56, приводящее к увеличению мощности магнетронов 8 и 9, потому что работа магнетронов 8 и 9 дополнительно контролируется термопарой 5 путем дополнительного измерения температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри герметизированного контейнера 3. При этом, поскольку в заявляемой системе управление магнетронами 8 и 9 происходит при достижении заданного значения хотя бы одного из контролируемых параметров (температуры выходящего из контейнера пара или температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера), то при аварийной разгерметизации контейнера, несмотря на то что температура выходящего из контейнера пара не достигает заданного значения, контроль работы магнетронов 8 и 9 осуществляется в помощью контроля температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера.

При достижении заданной температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера (Т зад. отх. внутр. конт. ≤ Т текущ. отх. внутр. конт.), несмотря на то что температура выходящего из контейнера пара ниже заданной температуры ( Т зад. вых. пара ≥ Т текущ. вых. пара), микроконтроллер 56 дает команду на отключение магнетронов 8 и 9 и переход к следующему этапу «выдержка». Далее система работает в описанном выше штатном режиме.

Алгоритм работы микроволновой системы обеззараживания отходов с дистанционным пультом управления на основе ноутбука 53 приведен на фиг. 12.

Отличие этого алгоритма от алгоритма работы системы, приведенной на фиг.11, заключается в том, что в алгоритме имеется возможность задания

и изменения оператором основных параметров процесса обеззараживания медицинских отходов, а именно температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, температуры выходящего пара, длительности этапа обеззараживания и длительности этапа охлаждения (блок «Ввод заданных параметров»), а также вывода на дисплей 54 в реальном времени основных параметров процесса обеззараживания отходов, а именно текущей температуры обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера (Т текущ. отх. внутр. конт.) и текущей температуры выходящего из контейнера пара (Т текущ. вых. пара), а также текущего времени выдержки (t тек. врем. выдерж.) (блок вывода на дисплей параметров процесса обеззараживания отходов).

Другим отличием алгоритма второго варианта изобретения является возможность архивирования данных процесса обеззараживания отходов в ноутбуке 53 с возможностью их последующего вывода и документирования на любом внешнем принтере (блок архивирования параметров процесса обеззараживания отходов).

Заявляемая микроволновая система обеззараживания отходов позволяет в отличие от прототипа, в котором управление процессом обеззараживания отходов осуществляется только по измерению косвенного параметра регулирования - температуры выходящего из контейнера пара, перейти к более точному и безопасному способу регулирования процесса обеззараживания за счет дополнительного введения прямого измерения температуры обеззараживаемых отходов, что позволяет создать дублированную систему контроля безопасности и полностью исключить возможность возгорания обеззараживаемых отходов.

Кроме того, заявляемая система позволяет за счет организации дублирования системы контроля безопасности предотвратить возгорание обеззараживаемых отходов в герметизированном контейнере 3 при его аварийной разгерметизации, в отличие от прототипа, в котором пожаробезопасность системы обеспечивается установкой внутри рабочей камеры дополнительного датчика дыма, сигнализирующего о том, что аварийный процесс возгорания обеззараживаемых отходов уже произошел (патент США № 6524539, являющийся дополнительным патентом к выбранному прототипу).

Кроме того, за счет введения в систему термопары, измеряющей температуру обеззараживаемых отходов, появилась возможность качественно обеззараживать сложные отходы, например сильноохлажденные или отходы с высокой плотностью, прогрев которых СВЧ-излучением является неравномерным и, следовательно, проблемным.

Изобретение относится к обеззараживанию медицинских и биологических отходов. Система обеззараживания медицинских и биологических отходов содержит микроволновую камеру, включающую рабочую камеру и магнетроны, установленные снаружи рабочей камеры, причем внутрь рабочей камеры помещен герметизированный контейнер с крышкой для размещения смоченных водой отходов, а крышка герметизированного контейнера имеет отверстие, снабженное штуцером со шлангом для отвода пара. Снаружи рабочей камеры установлено средство охлаждения выходящего из контейнера пара и датчик измерения температуры выходящего пара, соединенный с микропроцессорной платой управления. В контейнере выполнено отверстие для установки термопары для измерения температуры обеззараживаемых отходов, погруженной до дна контейнера в обеззараживаемые отходы и соединенной с микропроцессорной платой управления. При этом регулирование мощности магнетронов осуществляется по одному из измеряемых параметров, а именно температуре выходящего из контейнера пара или температуре обеззараживаемых отходов, который первым достиг заданного оператором значения. Изобретение обеспечивает повышение безопасности и точности регулирования процесса дезинфекции отходов, а также позволяет исключить возможность возгорания обеззараживаемых отходов. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Система обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения, содержащая микроволновую камеру, снабженную магнетронами и рабочей камерой, при этом магнетроны установлены снаружи рабочей камеры, а внутри рабочей камеры помещен герметизированный контейнер, имеющий крышку, соединенную с контейнером посредством прижимных защелок с образованием внутреннего пространства для размещения смоченных водой отходов, подлежащих обработке микроволновым излучением, при этом крышка герметизированного контейнера имеет отверстие, снабженное штуцером со шлангом для отвода выходящего из герметизированного контейнера пара, образующегося внутри контейнера во время воздействия на него микроволновым излучением, снаружи рабочей камеры вне зоны нагрева обеззараживаемых отходов установлено средство охлаждения выходящего из герметизированного контейнера пара и измерительное средство в виде датчика для измерения температуры выходящего из герметизированного контейнера пара, соединенного с микропроцессорной платой управления, предназначенной для оценки сигнала от измерительного средства и регулирования (уменьшения или увеличения) мощности магнетронов в зависимости от результатов полученной оценки, при этом рабочая камера снабжена средством для создания равномерного облучения герметизированного контейнера с обеззараживаемыми отходами, отличающаяся тем, что в герметизированном контейнере имеется дополнительное отверстие для установки дополнительного измерительного средства, осуществляющего измерение температуры обеззараживаемых отходов, выполненное в виде термопары, погруженной до дна контейнера в обеззараживаемые отходы, соединенной с микропроцессорной платой управления, осуществляющей одновременно оценку двух сигналов от двух измерительных средств, а именно оценку сигнала от измерительного средства в виде датчика для измерения температуры выходящего из герметизированного контейнера пара и оценку сигнала от измерительного средства, осуществляющего измерение температуры обеззараживаемых отходов, при этом регулирование (уменьшение или увеличение) мощности магнетронов осуществляется по одному из измеряемых параметров, а именно температуре выходящего из герметизированного контейнера пара или температуре обеззараживаемых отходов, которое первым достигло заданного оператором значения.

2. Система обеззараживания медицинских, и биологических опасных, и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения по п.1, отличающаяся тем, что с внешней стороны микроволновой камеры со стороны противоположной магнетронам установлен фильтрационный блок, содержащий вентилятор, удаляющий воздух из рабочей камеры и направляющий его в вентиляционный фланец, в котором установлен второй вентилятор с угольным фильтрующим элементом, обеспечивающие принудительное прохождение и поглощение неприятного запаха, удаленного из рабочей камеры воздуха, образующегося в процессе обеззараживания отходов.

3. Система обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения по п.1, отличающаяся тем, что первый магнетрон соединен посредством первого волновода с верхней частью рабочей камеры, а второй магнетрон соединен посредством второго волновода с нижней частью рабочей камеры, а средство для создания равномерного облучения герметизированного контейнера с обеззараживаемыми отходами выполнено в виде рассеивателя микроволнового излучения, установленного на выходе первого и/или второго волновода, обращенного в сторону рабочей камеры.

4. Система обеззараживания медицинских, и биологических опасных, и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения по п.1, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена блоком документирования, выполненным в виде принтера, встроенного в блок охлаждения выходящего из герметизированного контейнера пара, на котором отображаются результаты обеззараживания отходов в виде времени длительности обеззараживания, температуры обеззараживания, даты проведения обеззараживания и оценки результата обеззараживания (успешно или нет).

5. Система обеззараживания медицинских, и биологических опасных, и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения по п.1, отличающаяся тем, что система снабжена дистанционным пультом управления на основе ноутбука с дисплеем, связанным с микропроцессорной платой управления посредством канала Bluetooth, позволяющим визуализировать на экране дисплея в режиме реального времени основные параметры процесса обеззараживания медицинских отходов, а именно отображать температуру выходящего из герметизированного контейнера пара, температуру обеззараживаемых отходов внутри герметизированного контейнера, а также позволяющим изменять стандартные или задавать новые значения основных параметров процесса обеззараживания отходов, а именно температуру обеззараживаемых отходов, помещенных внутри контейнера, температуру выходящего из герметизированного контейнера пара, длительность этапа обеззараживания и длительность этапа охлаждения отходов, а также позволяющим документировать и архивировать данные о процессе обеззараживания медицинских отходов.