СПОСОБ ДВУХСТАДИЙНОЙ СУХОЙ ДЕЗИНФЕКЦИИ ГЕТЕРОГЕННОЙ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСЬЮ ВОДНОГО РАСТВОРА ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВ Российский патент 2018 года по МПК A61L2/00 A61L2/20 A61L101/22 

Изобретение относится к дезинфекции замкнутых пространств, включая объекты здравоохранения, фармацевтические, медицинские и пищевые производства, микробиологические лаборатории и.т.д.

Для дезинфекции широкого круга объектов наиболее пригодны химические методы обеззараживания, основанные на применении дезинфицирующих химических веществ (формальдегида, над уксусной кислоты, фенольных соединений, и др.). Однако их основной недостаток - эти методы не являются экологически чистыми, поскольку сопряжены с применением медленно деградирующих во внешней среде химических агентов, одинаково вредных для всех форм белковой жизни - от бактерий до человека, так как они оказывают угнетающее воздействие на человека, на животных, на растения (и в зависимости от их концентрации воздействие может быть более или менее сильным).

Известен способ получения аэрозоля, применяемый при дезинфекции помещений [А.С. №365150]. Для получения аэрозоля, дезинфекционный эффект которого проявляется при комнатной температуре, хлорную известь смешивают с аммиачной селитрой в присутствии воды, сразу же возникает бурное выделение газообразных продуктов: хлора, хлора водорода и хлорида аммония, которые, конденсируясь с выделяющимися при разогревании смеси парами воды, образуют высокодисперсный аэрозоль. Недостатком известного способа является загрязнение обрабатываемых объектов токсичными продуктами, удаление которых требует дополнительных мер.

Известны способы дезинфекции, в которых в качестве дезинфектанта используется водный солевой раствор, обработанный в анодной камере диафрагменного электролизера (анолит) - АС 1341743, 1437400, 1534772, 1667891. Однако недостатком данных способов дезинфекции является значительный расход дезинфицирующего раствора и недостаточная экологическая чистота окружающей среды после проведения процесса дезинфекции.

Известен способ аэрозольной дезинфекции замкнутых пространств, включая воздушную среду и предметы, а также животных, птиц, растений и человека, находящихся в этих пространствах, с использованием электрохимических активированных растворов [Патент ИЗ №2148414], включающий заполнение этих пространств аэрозолем, полученным путем распыления дезинфицирующего вещества, в качестве которого применяют раствор, полученный с использованием обработки раствора хлорида щелочного металла с концентрацией 0,5-5,0 г/л в анодной камере диафрагменного электролизера, причем распыление ведут в режиме массовой концентрации аэрозоля не более 50 мг/м3, с дисперсностью 5-50 мкм, при этом температура распыляющихся веществ должна быть выше температуры среды замкнутых пространств, а относительная влажность среды этих пространств должна находиться в пределах 80-90%.

Недостатком известного способа является:

- относительно большой размер аэрозольных частиц (5-50 мкм) распыляемого дезинфицирующего вещества, оседающего на обрабатываемой поверхности;

- сложная технология получения аэрозоля дезинфицирующего раствора с использованием анодной камеры диафрагменного электролизера.

Наиболее близким по технической сущности является способ аэрозольной дезинфекции замкнутых пространств [Патент из №2587063].

Данный способ дезинфекции осуществляется аэрозольным распылением дезинфицирующего раствора, в качестве которого используется раствор перекиси водорода, сжатым воздухом при скорости аэрозольных частиц более 150 м/сек., обеспечивая режим формирования «холодного пара (тумана)» аэрозоля дезинфицирующего раствора, при этом заполнение аэрозолем выполняется до начала момента конденсации влаги воздушной среды замкнутого пространства на уровне «точки росы».

Недостатком данного способа дезинфекции «холодным паром (туманом)» является отсутствие энергетической возможности дезагрегировать раствор перекиси водорода в газообразное состояние, в результате чего - выпадение крупнодисперсных частиц раствора перекиси водорода на горизонтальные поверхности в радиусе более полутора метров от центра аэрозольного распыления раствора перекиси водорода.

Целью изобретения является создание способа эффективной, экологически чистой дезинфекции замкнутых пространств, включая его воздушную среду и находящиеся в нем оборудование, приборы, электронные и оптические системы, высоко эффективные фильтры, и.т.д., не нарушая целостности и работоспособности выше указанных объектов.

Решение поставленной задачи заключается в следующем.

Способ двухстадийной сухой дезинфекции замкнутых пространств гетерогенной газа воздушной смесью раствора перекиси водорода осуществляется в две стадии: дезагрегации и агрегации (формирование центров конденсации) раствора перекиси водорода, статической дезинфекции и последующей воздушной аэрации (дезактивации) воздушной среды замкнутого пространства.

Водный раствор перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства, дезагрегируется в газообразное состояние скоростной энергией потока сжатого воздуха превышающего величину 40 Дж в секунду на один грамм инжектируемого в указанный поток сжатого воздуха водного раствора перекиси водорода, процесс дезагрегации водного раствора перекиси водорода в молекулярное газообразное состояние и диффузия указанных молекул воды и перекиси в воздушную среду замкнуто пространства завершается при достижении величины относительной влажности указанной воздушной среды в пределах 60÷65% (Фиг. 1., Таблица, п.п. 2, 3 и 4).

Дальнейшее увеличение количества молекул воды и перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства в результате продолжения процесса дезинфекции гетерогенной газа воздушной смесью дезагрегированного водного раствора перекиси водорода, в указанной воздушной среде происходит начало процесса формирования центров сорбции молекул воды и перекиси водорода и переход их в центры конденсации аэрозольных частиц раствора перекиси водорода, указанный процесс выполняется до достижения величины относительной влажности воздушной среды данного замкнутого пространства в пределах 90%÷95%. (Фиг. 1., Таблица, п.п. 5, 6, и 7).

Дезинфекция воздушной, среды замкнутого пространства осуществляется после достижения величины 90%÷95% относительной влажности воздушной среды замкнутого пространства и прекращения процесса подачи гетерогенной газа воздушной смеси раствора перекиси водорода в воздушную среду замкнутого пространства (Фиг. 1, Таблица, п.п. 8÷14).

Аэрация (дезактивация) воздушной среды замкнутого пространства осуществляется после завершения экспозиции дезинфекции методом подачи в полость указанного замкнутого пространства наружного чистого воздуха в необходимом объеме для достижения нормативного ПДК содержания перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства. (Фиг. 1, Таблица, п.п. 15 и 16).

Выполнение способа двухстадийной дезинфекции замкнутого пространства гетерогенной газа воздушной смесью раствора перекиси водорода заключается в следующем.

Жидкий раствор перекиси водорода дезагрегируется в газообразное состояние скоростной энергией потока сжатого воздуха превышающего величину 40 Дж в секунду на один грамм инжектируемого в указанный поток сжатого воздуха раствора перекиси водорода.

Согласно закону Броуновского движения газа молекулы воды и перекиси водорода дезагрегированного водного раствора Н₂O₂ находятся в хаотическом диффузионном движении в воздушной среде замкнутого пространства пропорционально своему массовому составу. Общее количество молекул и размер указанных химических веществ зависит от массовой их концентрации в воздушной среде замкнутого пространства и определяется массой дезагрегированного химического вещества, его молекулярным весом и постоянной Авогадро

n=(Q/m)×6,022×10²³

где:

n - общее количество молекул химического вещества,

Q - масса дезагрегированного химического вещества, гр;

m - молекулярный атомный вес химического вещества,

для Н₂O m=18,015 а.е.м.;

для Н₂O₂ m=34,0158 а.е.м.

6,022×10²³ - постоянная величина Авогадро.

На стадии достижения относительной влажности указанной воздушной среды в пределах 90%-95% процесс дезагрегации водного раствора Н₂O₂ в воздушную среду замкнутого пространства раствора перекиси водорода завершается.

При достижении величины относительной влажности воздушной среды замкнутого пространства 90%÷95% концентрация гетерогенной газа воздушной смеси раствора перекиси водорода в указанной воздушной среде составляет норматвную величину необходимую для дезинфекции микробиологической контаминации (загрязнения) замкнутого пространства и находящихся в указанном замкнутом пространстве объектов. Количество раствора перекиси водорода необходимого для создания относительной 95% влажности в 1 кг воздушной среды замкнутого пространства определяется уравнением:

Δd=d ₉₅% - d _{реал. в/с.}

где:

Δd - количество раствора перекиси водорода, необходимого для достижения 95% относительной влажности 1 кг воздушной среды, в зависимости от ее температуры и содержания в ней влаги, гр./кг;

d_95%. - содержание влаги в 1 кг воздушной среды при 95% относительной влажности, в зависимости от ее температуры, гр./кг.;

d_{реал. в/с} - реальное содержание влаги в 1 кг воздушной среды замкнутого пространства до начала процесса дезинфекции, гр./кг.;

В процессе диффузии в воздушную среду замкнутого пространства молекул веды перекиси водорода раствора Н₂О₂ происходит процесс насыщения воздушной среды замкнутого пространства и формирования микро центров конденсации молекул воды и перекиси водорода.

Расчет процентной исходной концентрации жидкости водного раствора перекиси водорода, с учетом влага содержания воздушной среды замкнутого пространства, до начала процесса дезинфекции, определяется уравнением:

n_расч. %_д/р=(d_95%×[n]%_д/р)/(Δd)

где:

n_расч. %_д/р - расчетное исходное процентное содержание жидкого раствора перекиси водорода, до начала процесса дезинфекции, %;

d_95%. - содержание влаги в 1 кг воздушной среды при 95% относительной влажности, в зависимости от ее температуры, гр.;

[n] %_д/р - нормативное процентное содержание гетерогенной газа воздушной смеси дезагрегированного раствора Н₂O₂ для дезинфекции замкнутого пространства (3% или,6%), %;

Δd - количество раствора перекиси водорода, необходимого для достижения состояния 95% относительной влажности в 1 кг воздушной среды, в зависимости от ее температуры и содержания в ней влаги, гр./кг.

Общий объем жидкого раствора перекиси водорода расчетной исходной процентной концентрацией, необходимого для дезинфекции замкнутого пространства определяется уравнением:

Q=V×(Δd×γ_воздух)

где:

Q - общий объем жидкого раствора перекиси водорода с расчетной исходной процентной концентрацией необходимого для дезинфекции замкнутого пространства, гр,

V - общий объем замкнутого пространства, м³,

Δd - количество раствора перекиси водорода расчетной концентрации, необходимого для достижения состояния 95% относительной влажности в 1 кг воздушной среды, в зависимости от ее температуры и содержания в ней влаги, гр.;

γ_воздух - коэффициент удельного веса 1 м³ сухого воздуха в зависимости от его температуры.

Гетерогенная газа воздушная смесь дезагрегированного раствора перекиси водорода образует в замкнутом пространстве высокоскоростной компактный газа воздушный поток, многократно инжектирующий в свою полость окружающую его воздушную среду замкнутого пространства, выполняя функцию миксера, дополнительно увеличивающего скорость диффузии молекул перекиси водорода и воды в воздушную среду замкнутого пространства. Техническим результатом изобретения является создание способа двухстадийной сухой дезинфекции гетерогенной газа воздушной смесью раствора перекиси водорода, слабо поверженной воздействию гравитационной силы земного притяжения.

Преимущества патентуемого способа дезинфекции заключаются в следующем:

- высокая эффективность дезинфекции;

- расширение функциональных возможностей способа дезинфекции гетерогенной газа воздушной смесью дезагрегированного раствора перекиси водорода, позволяющего проводить дезинфекцию воздушной среды, помещений, вентиляционных систем и их фильтров, в том числе электронных и оптических систем, приборов и.т.д., не нарушая их целостности и работоспособности;

- экологическая чистота данного способа дезинфекции, т.к. под воздействием аэрации и света, в течение короткого времени, происходит распад газа воздушной смеси дезагрегированного раствора перекиси водорода на воду и кислород;

- относительно короткий период времени процесса дезинфекции - (1,5÷2,0 час) выполнения полного цикла дезинфекции замкнутого пространства;

- безопасность режима выполнения процесса дезинфекции, т.е. без присутствия в дезинфицируемом замкнутом пространстве помещения персонала, выполняющего данную работу;

- малый расход раствора перекиси водорода;

- относительно низкая себестоимость заявляемого способа дезинфекции;

- альтернативное решение пара формалиновой дезинфекции, (запрещенной в 2014 году Всемирной организацией здравоохранения), развитых поверхностей высоко эффективных воздушных фильтров боксов биологической безопасности и вентиляционных систем при работе с биологическими патогенными агентами 3-4 групп опасности.

Практическая апробация способа данного изобретения проводилась с использованием дезагрегированного раствора перекиси водорода (Н₂О₂) на базе микробиологических лабораторий ведущих институтов г. Москвы.

В качестве тестовой микробиологической культуры, наносимой на поверхности оборудования, приборов, строительных конструкций и инженерно-технических систем биологической безопасности использовалась дикий штамм культуры золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) и штамм культуры синегнойной палочки (штамм - 170015) с исходной концентрацией 1,0×10⁷ КОЕ/мл. ÷ 1,0×10⁸ кое/мл.

Общая микробная обсемененность воздушной среды дезинфицируемого замкнутого пространства до начала дезинфицирующей обработки, включая споровую и вегетативную форму микроорганизмов, составляла 1,5×10⁶ кое/м³÷0,5×10⁷ кое/м³.

Концентрация содержания в воздушной среде замкнутого пространства помещений микробиологических лабораторий гетерогенной газа воздушной смеси дезагрегированного раствора перекиси водорода, при 95% относительной влажности их воздушной среды, составила - 6%.

Микробиологический контроль результатов заявляемого способа дезинфекции гетерогенной газа воздушной смеси дезагрегированного раствора перекиси водорода воздушной среды, строительных конструкций, лабораторного оборудования, приборов, размещенных в замкнутом пространстве микробиологических лабораторий, показал полное отсутствие жизнеспособных микроорганизмов, как в воздушной среде лаборатории, так и на обсемененных тестовой микробиологической культурой Staphylococcus aureus и культуры синегнойной палочки, (штамм - 170015) поверхностях, т.е. стерильность поверхностности пола, стен, подоконника, термостатов, холодильников, столов, воздуховодов вентиляционных систем, фильтрующего материала высокоэффективных фильтров класса H14 вентиляционных систем ламинарных шкафов-боксов второго класса биологической безопасности типа БАВп-01-«Ламинар-С».

При этом выше указанный способ дезинфекции не оказал отрицательного влияния на работоспособность электронных систем автоматики ламинарных шкафов-боксов БАВп-01-«Ламинар-С», на защитную эффективность их высокоэффективных фильтров, на работоспособность компьютерных систем и оптику микроскопов, находящихся в указанных дезинфицируемых помещениях.

Изобретение относится к области медицины, а именно к дезинфектологии, и предназначено для дезинфекции замкнутых пространств. Для двухстадийной сухой дезинфекции водный раствор перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства дезагрегируется в газообразное состояние скоростной энергией потока сжатого воздуха, превышающего величину 40 Дж в секунду на один грамм инжектируемого в указанный поток сжатого воздуха водного раствора перекиси водорода. Процесс дезагрегации водного раствора перекиси водорода в молекулярное газообразное состояние и диффузия указанных молекул воды и перекиси в воздушную среду замкнутого пространства завершаются при достижении величины относительной влажности указанной воздушной среды в пределах 60÷65%. Дальнейшее увеличение количества молекул воды и перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства происходит в результате продолжения процесса дезинфекции гетерогенной газовоздушной смесью дезагрегированного водного раствора перекиси водорода. В указанной воздушной среде осуществляется процесс формирования центров сорбции молекул воды и перекиси водорода и переход их в микроцентры конденсации аэрозольных частиц раствора перекиси водорода. Указанный процесс выполняется до достижения величины относительной влажности воздушной среды данного замкнутого пространства в пределах 90÷95%. Использование изобретения не оказывает отрицательного влияния на целостность дезинфицируемых поверхностей, на защитную эффективность барьерных инженерно-технических систем биологической безопасности, на работоспособность электронных и оптических систем, не оказывает существенного влияния на здоровье человека, при этом позволяет повысить эффективность дезинфекции замкнутых пространств. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ двухстадийной сухой дезинфекции гетерогенной газовоздушной смесью водного раствора перекиси водорода замкнутых пространств, отличающийся тем, что водный раствор перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства дезагрегируется в газообразное состояние скоростной энергией потока сжатого воздуха, превышающего величину 40 Дж в секунду на один грамм инжектируемого в указанный поток сжатого воздуха водного раствора перекиси водорода, процесс дезагрегации водного раствора перекиси водорода в молекулярное газообразное состояние и диффузия указанных молекул воды и перекиси в воздушную среду замкнутого пространства завершаются при достижении величины относительной влажности указанной воздушной среды в пределах 60÷65%, дальнейшее увеличение количества молекул воды и перекиси водорода в воздушной среде замкнутого пространства происходит в результате продолжения процесса дезинфекции гетерогенной газовоздушной смесью дезагрегированного водного раствора перекиси водорода, в указанной воздушной среде происходит процесс формирования центров сорбции молекул воды и перекиси водорода и переход их в микроцентры конденсации аэрозольных частиц раствора перекиси водорода, указанный процесс выполняется до достижения величины относительной влажности воздушной среды данного замкнутого пространства в пределах 90÷95%.

2. Способ двухстадийной сухой дезинфекции гетерогенной газовоздушной смесью водного раствора перекиси водорода замкнутых пространств по п. 1, отличающийся тем, что концентрация перекиси водорода в гетерогенной газовоздушной смеси дезагрегированного водного раствора перекиси водорода в указанной воздушной среде замкнутого пространства составляет величину, необходимую для дезинфекции микробиологических загрязнений, содержащихся в указанном замкнутом пространстве, и определяется с учетом влагосодержания воздушной среды замкнутого пространства в режиме реального времени выполнения дезинфекции при соответствующей на тот момент температуре указанной воздушной среды данного замкнутого пространства и ее влагосодержании при относительной влажности 95%

3. Способ двухстадийной сухой дезинфекции гетерогенной газовоздушной смесью водного раствора перекиси водорода замкнутых пространств по п. 1, отличающийся тем, что гетерогенная газовоздушная смесь дезагрегированного раствора перекиси водорода образует в замкнутом пространстве высокоскоростной компактный газовоздушный поток, инжектирующий в свою полость окружающую его воздушную среду замкнутого пространства