Способ обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах и устройство для его реализации Российский патент 2022 года по МПК A61L2/12 

Изобретение относится к санитарно-эпидемиологической области медицины, а именно к способам и устройствам для микроволнового обеззараживания эпидемиологически опасных медицинских отходов, и может использоваться в централизованных центрах обеззараживания и обезвреживания медицинских отходов класса Б, а также в крупных медицинских центрах, где в процессе их деятельности образуются отходы класса В, поток которых составляет (85-120) кг/ч и более, и которые в соответствии с нормативно-техническим документом «Санитарные правила и нормы СанПин 2.1.3684-21, глава X, п. 183» https://docs.cntd.ru/document/573536177 запрещено вывозить необеззараженные с территории медицинского учреждения.

Известна «Автоклавная микроволновая установка», содержащая корпус, расположенную внутри корпуса микроволновую СВЧ камеру, содержащую не менее одного СВЧ генератора, отличающая тем, что внутри СВЧ камеры помещена камера-автоклав, при этом между СВЧ камерой и камерой-автоклавом имеется зазор, а внутри СВЧ камеры помещен диссектор, установка снабжена блоком управления. Патент РФ на изобретение №2740975, МПК; A61L 2/12, публ 29.05.2020 г. Известен 1 «Способ обеззараживания и нагрева жидкостей путем воздействия СВЧ-энергией на поток обрабатываемой жидкости, проходящий через прямоугольный волновод под углом к его широкой стенке, при этом на поток обрабатываемой жидкости воздействуют ионами серебра из расчета его концентрации в обрабатываемой жидкости 0,01-0,02 мг/л, поток жидкости имеет расширяющуюся форму от входа в волновод до выхода из него, отличающийся тем, что поток жидкости подают в установленную в оконечном коаксиальном поглощающем устройстве трубку, имеющую конусообразную расширяющуюся форму, диаметр d которой на входе в оконечное коаксиальное поглощающее устройство равен 0,06-0,15 длины используемой СВЧ-волны и диаметр D на выходе из оконечного коаксиального поглощающего устройства 0,18-0,47 длины этой СВЧ-волны, поток обрабатываемой жидкости дополнительно турбулизируют, а воздействие ионами серебра осуществляют путем помещения в турбулизируемый поток обрабатываемой жидкости серебряной проволоки. 2. Устройство для обеззараживания и нагрева жидкостей, включающее 1 или 2 СВЧ-генератора, прямоугольный волновод с фланцем, оконечное коаксиальное поглощающее устройство, трубку из радиопрозрачного материала, отличающееся тем, что в оконечном коаксиальном поглощающем устройстве установлена трубка, имеющая конусообразную расширяющуюся форму, диаметр d которой на входе в оконечное коаксиальное поглощающее устройство равен 0,06-0,15 длины используемой СВЧ-волны и диаметр D на выходе из оконечного коаксиального поглощающего устройства равен 0,18-0,47 длины этой СВЧ-волны, внутри трубки расположен турбулизатор потока из радиопрозрачного материала, выполненный в виде стержня, жестко закрепленного по продольной оси трубки, на котором зафиксированы диски, имеющие диаметр, равный половине диаметра трубки в месте расположения диска, а на внешних диаметрах дисков турбулизатора размешена спираль из одного или более витков серебряной проволоки.

Патент РФ на изобретение №2694034, МПК: A61L 2/12, д. публ. 08.07.2019 г.

Известны также установки https://terralab.by/catalog/medister/ MediSter 10, MediSter 20, MediSter 60, MediSter 160. производимые фирмой Метека, Швейцария. Установки применяются в стационарах и лабораториях различного профиля для микроволновой дезинфекции медицинских отходов класса Б и В. Дезинфекция осуществляется на основе технологии СВЧ-излучения. Каждая установка MediSter содержит рабочую камеру, в которую загружается один закрытый контейнер с опасными отходами, причем максимальную производительность за один рабочий цикл обеззараживания имеет установка MediSter 160 - до 60 л/ч (до 26 кг/час). К недостаткам установки MediSter 160, как самой производительной в этом модельном ряду, следует отнести низкую производительность в течение одного рабочего цикла обеззараживания.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является

1. Способ обеззараживания инфицированных медицинских отходов с помощью СВЧ-излучения, при котором увлажненные медицинские отходы, помещают в контейнер, затем герметически закрывают контейнер и устанавливают в расположенную в корпусе рабочую камеру устройства, где подвергают отходы нагреву с помощью СВЧ-излучения, в герметически закрытом контейнере при этом происходит термическое разложение медицинских отходов с одновременным образованием горячей парогазовой смеси, давление которой возрастает от нагрева, затем осуществляют отвод горячей парогазовой смеси из контейнера в выводящий канал рабочей камеры с дальнейшим выбросом в атмосферу, кроме того, способ осуществляют с помощью установленной в корпусе устройства системы контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания, отличающийся тем, что горячую парогазовую смесь в закрытом контейнере пропускают через фильтрующий элемент, снабженный перфорированной поверхностью с объемной пористостью 75% и с порогом задержания, равным 100-200 им, а очищенную от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовую смесь выпускают через два выходных канала фильтрующего элемента в рабочую камеру устройства, затем парогазовую смесь отправляют в расположенный в верхней части рабочей камеры отводящий канал в виде выпускной трубы, вход которой снабжен металлической сеткой, служащей экраном для СВЧ-излучения, причем па выходе отводящего канала рабочей камеры скорость выброса парогазовой смеси в атмосферу увеличивают с помощью вентилятора.

2. Устройство обеззараживания инфицированных медицинских отходов с помощью СВЧ-излучения, содержащее корпус с системой контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания, расположенную внутри корпуса рабочую камеру, снаружи которой выполнены два симметрично расположенных магнетрона, в рабочую камеру в свою очередь помещен контейнер с прозрачными стенками и снабженный крышкой, соединенной с контейнером посредством зажимов с образованием внутреннего пространства для размещения увлажненных инфицированных медицинских отходов, подлежащих обработке СВЧ-излучением, блок для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси, образующейся внутри контейнера во время воздействия па пего СВЧ-излучением, расположенный в верхней части контейнера, отличающееся тем, что контейнер снабжен коническим расширяющимся кверху корпусом с плотно фиксированной на нем крышкой с двумя отверстиями, которые совмещают с блоком для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси, последний установлен внутри контейнера и выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндрического фильтрующего элемента с перфорированной поверхностью, с обеих сторон от которого жестко установлены два выходных гнутых трубчатых элемента, противоположные концы которых, в свою очередь, совмещены с двумя отверстиями в крышке контейнера, при этом фильтрующий элемент и выходные трубчатые элементы выполнены из термоустойчивого и устойчивого к воздействию на него опасных веществ диэлектрического гидрофобного материала, кроме того, в верхней части корпуса рабочей камеры выполнен отводящий канал в виде выпускной трубы, вход которой снабжен металлической сеткой, служащей экраном для СВЧ-излучения, а на выходе выпускной трубы канал рабочей камеры установлен вентилятор, служащий для увеличения скорости выброса в атмосферу парогазовой смеси, очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий.

Патент РФ на изобретение №2666513, МПК: A61L 2/12, опубл. 07.09.2017 г.

Недостатком указанного способа и устройства является невысокие эффективность способа и производительность установки вследствие малого объема рабочей микроволновой камеры, что не позволяет в течение одного рабочего цикла обеззараживать значительное количество контейнеров с медицинскими отходами.

Техническим результатом способа является повышение эффективности обеззараживания медицинских инфицированные отходов путем использования воздействия на восемь закрытых контейнеров, установленных на совершающую возвратно-поступательные перемещения подвижную платформу рабочей камеры, излучения восьми магнетронов, что способствует дополнительному перемешиванию отходов в электромагнитном поле, и, в результате, их более интенсивному нагреву, а также выравниванию температуры отходов и уменьшению возможности возгорания некоторых их фрагментов.

К техническому результату устройства относится повышение его производительности за счет использования подвижной платформы, расположенной над дном рабочей камеры с одновременным увеличением ее объема, обеспечивающей возможность помещения в нее одновременно восьми закрытых контейнеров с инфицированными отходами.

Оба технических результата позволяют добиться резкого повышения обеззараживания значительного количества медицинских отходов и одновременно снизить при выбросе в атмосферу вредность парогазовой смеси, очищенной от патогенных бактерий. Кроме того, при осуществлении данного изобретения резко снижается риск возгорания отходов во время их нагрева в рабочей камере устройства. Технические результаты достигаются следующим образом:

1. Способ обеззараживании СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах осуществляют таким образом: увлажненные медицинские отходы помещают в контейнер, герметически его закрывают и устанавливают в расположенную в корпусе рабочую камеру устройства, где подвергают отходы нагреву с помощью СВЧ-излучения. Затем осуществляют отвод парогазовой смеси из контейнера в выводящий канал рабочей камеры с дальнейшим выбросом в атмосфер. При этом парогазовую смесь из закрытого контейнера пропускают через фильтрующий элемент крышки, а очищенную от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовую смесь выпускают через два выходных канала фильтрующего элемента в рабочую камеру устройства. Затем парогазовую смесь отправляют в расположенный в верхней части рабочей камеры выпускной канал, вход которого снабжен металлической сеткой, служащей экраном для СВЧ-излучения, а выход снабжен вентилятором, служащим для увеличения скорости выброса в атмосферу парогазовой смеси, очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий. Кроме того способ осуществляют с помощью установленной в корпусе устройства системы контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания. При этом увлажненные инфицированные медицинские отходы в закрытых контейнерах устанавливают на подвижную платформу, которую в течение СВЧ-облучения отходов приводят в возвратно-поступательное движение с одинаковым прямым и обратным ходом относительно центра камеры, равным 0,5 максимального габаритного размера одного контейнера D_m, а линейная скорость движения контейнеров равна 0,8 см/с.Причем объем рабочей камеры выполнен с возможностью установки в нем восьми контейнеров, по четыре вплотную друг к другу в два ряда, где их подвергают СВЧ-облучению с помощью установленных снаружи камеры восьми магнетронов. Затем выходящую из контейнеров горячую и очищенную парогазовую смесь отправляют через два отводящих канала в дополнительно введенный общий выпускной канал. 2. Устройство для обеззараживании СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах, содержит корпус, расположенную внутри корпуса рабочую камеру, снаружи которой выполнены магнетроны, а в рабочей камере размещают закрытый контейнер с защитной крышкой, снабженной блоком с фильтрующим элементом и двумя выходным каналами, служащими для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси в рабочую камеру, сверху которой расположен выпускной канал, служащий для выброса очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовую смесь в атмосферу. Причем выпускной канал на входе снабжен металлической сеткой, и на выходе вентилятором, устройство также снабжено системой контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания. При этом основание рабочей камеры выполнено с подвижной платформой, а зазор между нижним краем платформы и дном камеры составляет 2 мм, расстояние между продольными краями платформы и вертикальными стенками камеры равно 21 мм. Кроме того, в основании выполнена центральная продольная щель, сквозь которую верхняя часть ведущей зубчатой шестерни обеспечивает надежное зацепление с соответствующей шестерне цепью, жестко установленной снизу подвижной платформы вдоль продольной оси ее симметрии. Причем ширина щели составляет 4 мм, длина щели определяется длиной хорды шестерни по линии нижней поверхности дна рабочей камеры, а сама зубчатая шестерня жестко посажена на вал, который с возможностью вращения в обе стороны жестко установлен снизу рабочей камеры на несущей раме и приводится во вращение электроприводом, расположенным па этой раме. При этом длина L рабочей камеры находится в соотношении к ее ширине А и высоте В, равным L:А:В=2,5:1:0,76. Кроме того размеры камеры позволяют установке на подвижной платформе восьми, по четыре вплотную друг к другу в два ряда, закрытых контейнеров с максимальным размером, равным D_m=0,18L. Для обработки находящихся в контейнерах инфицированных медицинские отходов СВЧ-излучением рабочая камера снабжена восьмью магнетронами, расположенными по четыре в два ряда, которые размещены снаружи рабочей камеры на ее верхней части в аппаратурном отсеке, закрытом крышкой, и подключены к камере посредством восьми жестко установленных на ней отрезков прямоугольных волноводов. В свою очередь крышка аппаратурного отсека снабжена горизонтальными и вертикальными рядами окон, как для забора охлаждающего магнетроны и их источники питания воздуха, так и для отвода за пределы аппаратурного отсека отработанного воздуха. Кроме того, на верхней части рабочей камеры дополнительно установлены два отводящих канала, выходы отводящих каналов жестко закреплены в соответствующих отверстиях дополнительно введенного общего выпускного канала. При этом выход общего выпускного канала соединен со входом вентилятора, выполненного с возможностью увеличения скорости выброса парогазовой смеси в свободную атмосферу за пределы рабочего помещения, где:

L - длина рабочей камеры;

А - ширина рабочей камеры;

В - высота рабочей камеры;

Dm - max размер контейнера.

Способ обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах и устройство для его реализации поясняется чертежами на фиг. 1, 2, 3, 4 и табл. 1.

Фиг. 1 Устройство для обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах (вертикальный разрез устройства по продольной оси симметрии).

Фиг. 2 - Устройство для обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах (общий вид устройства);

Фиг. 3 - Устройство для обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах (вид устройства при частично выдвинутой платформе с закрытыми контейнерами);

Фиг. 4 - Устройство для обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах (вертикальный разрез механическою привода платформы по продольной оси симметрии, дна рабочей камеры. Подшипники качения, на которых перемещается платформа по дну камеры, не показаны). Устройство для обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах согласно фиг. 1, 2, 3, и 4 содержит корпус 1, в котором размещена рабочая камера 2, снабженная дверями 3 (двери показаны условно без средств защиты от просачивания микроволн из камеры наружу при работе устройства), пульт 4 с системой контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания, установленный на правой вертикальной стенке корпуса 1, восемь магнетронов 5 (источники питания магнетронов и все вентиляторы охлаждения аппаратуры не показаны на фигурах), которые установлены снаружи микроволновой камеры 2 на ее верхней части 6 в аппаратурном отсеке 7 и соединены с камерой 2 посредством восьми отрезков прямоугольных волноводов 8, которые обеспечивают в местах их установки хорошее согласование между выходами магнетронов 5 и рабочей камерой 2, помещенные в рабочую камеру 2 восемь контейнеров 9 с плотно зафиксированными на них крышками с двумя (условно показанными на фиг. 3) отверстиями 10, представляющими собой выходы фильтрующих элементов, установленных под крышками контейнеров 9, отводящие каналы 11, входы которых снабжены металлическими сетками 12, служащими экраном для микроволнового излучения, а выходы всех отводящих каналов 11 жестко закреплены в соответствующих отверстиях дополнительно введенного общего вытяжного канала 13, выход общего вытяжного канала 13 соединен со входом вентилятора 14, служащего для увеличения скорости выброса парогазовой смеси в свободную атмосферу за пределы рабочего помещения, центральный ряд окон 15 (4 шт.), выполненных на продольной оси симметрии верхней горизонтальной части аппаратурного отсека 7, и предназначенных для забора атмосферного воздуха, потоки которого охлаждают все восемь включенных магнетронов 5, четыре из которых расположены в аппаратурном отсеке 7 на верхней части 6 камеры 2 слева от продольной оси симметрии устройства, а четыре других - расположены симметрично справа от этой оси, ряд окон 16 (4 шт.), выполненных слева от оси симметрии на верхней горизонтальной части аппаратурного отсека 7, и предназначенных для забора атмосферного воздуха для охлаждения включенных источников питания левых четырех магнетронов 5, ряд окон 17 (4 шт.), выполненных справа от оси симметрии на верхней горизонтальной части аппаратурного отсека 7 и служащих для забора атмосферного воздуха при охлаждении четырех включенных источников питания правых четырех магнетронов 5, вертикальный ряд окон 18 и 19, расположенных как на правой вертикальной стенке аппаратурного отсека 7, так и симметрично на его левой вертикальной стенке (на фигурах левая вертикальная стенка аппаратурного отсека 6 не показана), при этом окна 18 служат для отвода теплого воздуха, снимаемого с поверхности соответствующих магнетронов 5, а окна 19 - для отвода теплого воздуха, снимаемого с поверхностей соответствующих источников питания магнетронов 5, подвижную платформу 20 прямоугольной формы, выполненную из токопроводящего материала и соединенную с корпусом устройства, и установленную с зазором 21 между нижним краем 22 платформы 20 и дном камеры 23 с возможностью плавного линейного перемещения закрытых контейнеров вперед-назад в пределах 0,5 максимального габаритного размера одного контейнера 9 при СВЧ-обработке отходов, и плавного перемещения контейнеров 9 на часть длины платформы в обе стороны за пределы открытой рабочей камеры для загрузки на нее и разгрузки с нее контейнеров 9, ведущую зубчатую шестерню 24, надежно входящую в зацепление с соответствующей шестерне 24 цепью 25, жестко установленной снизу платформы 20 вдоль продольной оси ее симметрии на валу 26, который с возможностью плавного управляемого вращения в обе стороны жестко установлен снизу дна 23 рабочей камеры 2 на несущей раме 27 и приводится во вращение управляемым электрическим механизмом 28, расположенным на несущей раме 27.

Здесь следует отметить, что все ряды 15, 16, 17, 18 и 19 окон для забора охлаждающего воздуха в аппаратурный отсек 7 и вывода из него отработанного теплого воздуха имеют защитные жалюзи в соответствии с требованием безопасной эксплуатации устройства, но сами жалюзи не показаны на чертежах, поскольку их линии сливаются при данном масштабе чертежей.

Способ обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах и устройство для его реализации осуществляют следующим образом: эпидемиологически опасные классов Б и В медицинские отходы собираются работниками медицинской организации в медицинские контейнеры 9 многоразового использования с полезным внутренним объемом 30 л, в которых предварительно установлены радиопрозрачные полимерные раскрытые мешки, цвет которых, как и цвет контейнеров 9, соответствует классу опасности собираемых отходов, соответственно желтому (класс Б) или красному (класс В).

После наполнения мешка на 3/4 его объема, масса контейнера не превышает 14 кг, что позволяет транспортировать загруженный контейнер одному человеку. Контейнеры 9 с отходами, прикрытые крышками с установленными в них фильтрующими элементами, доставляют на специальных тележках в выделенный в медицинском учреждении участок обеззараживания и обезвреживания отходов, и, приподнимая крышку контейнера 9 нажатием ноги на педаль тележки, заливают в собранные отходы 1 литр воды, плотно закрывают крышку путем нажатия руками на ее края до характерного звука срабатывания замка, после которого крышка контейнера 9 исключает возможность самопроизвольного вскрытия контейнера 9, и подвозят контейнеры 9 поближе к заявленному устройству. После этого оператор, обслуживающий устройство, переводит на пульте 4 ручку выключателя СЕТЬ в верхнее положение (на пульте 4, содержащего систему контроля и управления параметрами процесса обеззараживания и вывода оперативной информации, ручные органы управления не показаны), вручную открывает двери 3 и, нажимая соответствующие кнопки на пульте 4, выводит часть платформы 20 влево или вправо за пределы рабочей камеры 2, где она автоматически останавливается и фиксируется в таком положении для загрузки на нее не менее 4-х контейнеров 9. Загрузив на платформу 20 не менее 4-х контейнеров 9 впритык друг к другу, оператор переводит платформу в противоположное крайнее положение и через вторую дверь 3 загружает на платформу 20 оставшиеся из 8-ми штук контейнеры 9. При этом зазор между нижним краем платформы и дном камеры составляет 2 мм, расстояние между продольными краями платформы и вертикальными стенками камеры равно 21 мм, кроме того, в основании выполнена центральная продольная щель, сквозь которую верхняя часть ведущей зубчатой шестерни обеспечивает надежное зацепление с соответствующей шестерне цепью, жестко установленной снизу подвижной платформы вдоль продольной оси ее симметрии, причем ширина щели составляет 4 мм. длина щели определяется длиной хорды шестерни по линии нижней поверхности дна рабочей камеры, а сама зубчатая шестерня жестко посажена па вал, который с возможностью вращения в обе стороны жестко установлен снизу рабочей камеры на несущей раме и приводится во вращение электроприводом, расположенным на этой раме. Оператор переводит платформу 20 в рабочую камеру 2, где система контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания автоматически устанавливает центр платформы 20 посередине продольной длины дна 23 камеры 2. Указанная система контроля и управления имеет измерительную и исполнительную части, обеспечивающие процесс обеззараживания отходов. Далее оператор вручную закрывает обе двери, при этом автоматически замыкаются контакты блокировки закрытых дверей, и нажимает на пульте 4 кнопку выбора программы обеззараживания отходов, затем кнопку СТАРТ. На табло микропроцессора пульта 4 высвечивается процесс обратного отсчета времени исполнения выбранной программы обеззараживания, магнетроны 5 включаются и начинают генерировать микроволновую энергию на основной длине волны λ=12,24 см мощностью 800 Вт каждый. Проходя через отрезки прямоугольных волноводов 8 основная длина волны λ каждого магнетрона 5 увеличивается за счет трения о стенки волноводов и становится равной λв=16 см. При входе микроволн с основной длиной волны λв в нагруженную камеру 2, в ней образуется множество дискретных высших Hmnp и Emnp типов колебаний, где индексы m, n и р - целые числа 1, 2, 3 и т.д. полупериодов колебаний, укладывающихся соответственно вдоль широкой, боковой и продольной сторон камеры 2, а каждому индексу m, n и р соответствует свой высший тип колебания, причем для типа колебания Hmnp только один из индексов m или n может быть равен нулю, а для типа колебания Emnp ни m, ни n не могут быть равны нулю. Значение индекса р=0 допустимо для колебаний Emnp и невозможно для колебаний Hmnp.

При этом в камере 2, в которой ширина основания кратна λв, а длины двух других сторон не кратны λв, не могут возникать те нежелательные типы колебаний, которые могли бы возникнуть при кратности λв всех трех сторон рабочей камеры 2. Нежелательные колебания не участвуют в нагреве отходов, но потребляют энергию у магнетронов, что уменьшает эффективность нагрева отходов.

В пустой камере 2 спектральная плотность таких дискретных резонаторных колебаний с длинами волн λрез зависит только от индексов колебаний и теоретически стремиться в бесконечности к сплошному спектру, а длины волн соответственно стремятся к нулю. В загруженной влажными отходами камере 2 добротность камеры 2, как резонатора, понижается, высокочастотные (коротковолновые) типы колебаний под внешним воздействием микроволн магнетронов 5 вынужденно смещаются в полосу их рабочих частот 2450±50 МГц и группируются в ней более плотно, повышая эффективность нагрева.

Некоторые длины волн λрез высших типов колебаний, рассчитанные по известной формуле для незагруженной камеры 2, представлены в таблице 1 и подтверждают наличие во включенной камере 2 указанных дискретных высших типов колебаний и уменьшение их длин волн (роста спектральной плотности) с увеличением индексов колебаний при предложенных авторами размерах камеры 2.

m, n, р - индексы высших типов колебаний 0, 1, 2, 3 и т.д.;

А - ширина основания камеры 2, равная 80 см;

В - высота рабочей камеры 2, равная 61 см;

L - продольная длина камеры 2, равная 200 см.

См. Таблица 1. - Высшие типы колебаний и их длины волн в рабочей камере 2.

Из данных табл. 1 также следует, что при максимальном габаритном размере одного контейнера, равным 36 см, и его возвратно-поступательном движении вдоль продольной оси камеры, длины волн становятся сопоставимыми, затем меньшими максимального габаритного размера одного контейнера, что подтверждает правильность выбора длины прямого и обратного хода платформы 20 - каждый контейнер 9 будет пересекать периодическое изменение амплитуд напряженностей электрического и магнитного полей вдоль направления их распространения, дополнительно улучшая равномерность нагрева отходов и уменьшая риск возгорания отходов в контейнерах.

Скорость движения платформы 20 при полной нагрузке рассчитана так, чтобы при перемене направления движения платформы 20 груженные контейнеры 9 не сдвигались с места. После сигнала «СТАРТ» и происходит включение магнетронов 5 платформа 20 приводится в возвратно-поступательное движение с одинаковым прямым и обратным ходом относительно центра камеры, равным 0,5 максимального габаритного размера одного контейнера D_m, а линейная скорость движения контейнеров равна 0,8 см/с, платформа 20 начинает перемещать вперед-назад восемь контейнеров 9, и под действием электрических составляющих поля множества высших типов микроволн начинается объемный нагрев частично стекшей на дно каждого контейнера залитой воды и увлажненных капельками воды отходов в контейнерах. При этом сам процесс объемного нагрева воды и ее капелек микроволнами характеризуется синергетическим воздействием на этот процесс трех важных факторов: поскольку одновременно греется весь объем воды и ее капелек, то наружные слои воды и ее капелек имеют возможность испаряться в пространство контейнеров и отдавать свою энергию соседним частям отходов и стенкам контейнеров, а внутренние части нагреваемых объемов воды и ее капелек не имеют такой возможности, то образующиеся в нагреваемых объемах воды и ее капелек градиенты тепла, давления и диффузии пара имеют одинаковое направление - из центров нагреваемых объемов наружу, что ускоряет разогрев увлажнителя и придает моменту его закипания взрывообразный характер, в результате чего происходит разбрызгивание капелек воды по всему объему отходов и дальнейший их нагрев. При объемном нагреве вегетативных и споровых микроорганизмов, содержащихся в инфицированных медицинских отходах, последние взрываются изнутри, в то время, как, например, при автоклавном нагреве структура микроорганизмов остается неразрушенной.

Сразу после начала разогрева отходов система контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания включает вентилятор 14, ускоряющий скорость движения пара и воздуха из камеры 2 в свободную атмосферу за пределы рабочего помещения, при этом восполнение уходящего из камеры 2 воздуха восполняется за счет естественного притока воздуха в камеру через зазоры в прилегании дверей 3 к торцевым фланцам рабочей камеры 2. которые не превышают 0,1 мм в бытовых микроволновых печах и 0,4 мм в микроволновый установках с большим объемом рабочей камеры.

Затем система контроля и управления периодически, через 15 с, обращается к датчикам температуры отходов в контейнерах 9, и в момент закипания увлажнителя переводит магнетроны 5 в режим пониженной микроволновой мощности, при котором дальнейший процесс обеззараживания отходов происходит при температуре отходов (95-100)°С.

Для уменьшения риска возгорания отходов в какой-либо части любого из контейнеров 9 система контроля непрерывно перемещает платформу 20 вперед-назад в рабочей камере для того, чтобы в течение каждого хода перемещения поглощаемая отходами микроволновая мощность усреднялась, а их температура выравнивалась. При таком перемещении отходов в камере меняется также распределение электромагнитных нолей высших Е и Н типов колебаний, участвующих в нагреве отходов, что тоже способствует выравниванию температуры отходов и уменьшению возможности возгорания некоторых их фрагментов, номенклатура которых и их количество непрерывно обновляется и растет, например, саженаполненных колпачков черного цвета, диэлектрические постоянные которых способствуют их повышенной восприимчивости к энергии микроволн.

После выполнения программы обеззараживания платформа с контейнерами останавливается в центре рабочей камеры, вентилятор 14 отключается, и на табло пульта 4 появляется надпись ЗАВЕРШЕНО УСПЕШНО, система контроля включает звуковой сигнал для оператора об успешном завершении процесса обеззараживания и выводит на печать квитанции с датой и временем успешною завершения процесса.

Далее оператор вручную открывает двери 3 рабочей камеры 2, выводит часть платформы 20 за пределы камеры 2, и снимает с платформы 20 контейнеры 9 с обеззараженными отходами.

Для проверки правильности предлагаемых авторами технических решений был разработан эскизный комплект конструкторской документации в программном продукте SOLID WORK и изготовлен действующий макет устройства с объемом рабочей камеры 0,96 кубических метра.

Техническая проверка макета установки проводилась по следующим пунктам:

1. Визуальная проверка возвратно-поступательного движения платформы 20 с нагруженными на нее восьмью контейнерами с десятью литрами воды в каждом при скорости ее движения 1 см/с в течение 1 часа при открытых дверях платформы. Результат проверки - в ходе испытания не было сбоев в движении платформы, при изменении направления движения контейнеры не сдвигались с места, боковых перекосов платформы, скрипов и заеданий во время движения не было, установленные аварийные концевые выключатели платформы не срабатывали.

2. Проверка времени закипания воды в контейнерах.

В контрольные точки, выполненные на поверхности корпусов магнетронов, устанавливались точечные датчики измерения температуры, места теплового контакта каждого датчика с поверхностью корпуса магнетрона обволакивались герметиком, плохо проводящим тепло, а их провода выводились наружу устройства и подключались к индикаторным приборам. Показания индикаторов температуры контролировалось в ходе испытаний.

В восемь контейнеров 9 наливали водопроводную воду в количестве 1 л ± 10 мл в каждый контейнер, температура воды в контейнере измерялась термометром с разрешением 1°С и составила 15°С. Далее контейнеры с водой закрывали крышками и размещали контейнеры впритык друг к другу на платформе 20 в середине рабочей камеры 2. Далее закрывали двери

3, включали устройство на полную микроволновую мощность, включали движение платформы вперед-назад, включали вентилятор 14 и контролировали нагрев воды путем периодического, через 15 с, обращения системы контроля и управления к датчикам температуры и отображения растущих результатов на мониторе микропроцессора на пульте

4. Параллельно этому время нагрева измерялось по секундомеру. Вначале 15-й минуты температура воды во всех контейнерах по показаниям монитора становилась равной 100°С.

Далее устройство отключали, открывали двери, доставали контейнеры с водой и легкими круговыми движениями контейнеров в руках перемешивали в них воду, снимали крышки с контейнеров и сразу измеряли термометрами температуру воды в каждом контейнере. Такие испытания проводились три раза, и каждый раз вода закипала в одно и тоже время с точностью ±36 с.

Результат проверки - на 15-й минуте вода в контейнерах закипала, а после извлечения контейнеров из камеры, перемешивания воды в них и измерения температуры воды в контейнерах градусником, разброс температуры воды в контейнерах составлял (93-98)°С. За время проверки времени закипания увлажнителя не было резкого падения температуры корпуса ни у одного из магнетронов.

3. Проверка равномерности нагрева воды в восьми контейнерах при неподвижной платформе.

Проверка проводилась по методике отраслевого стандарта ОСТ 11 0367-83, «Печи СВЧ бытовые. Общие Технические условия», изложенной также в книге «Ремонт микроволновых печей, серия «Ремонт», выпуск 19, изд. СОЛОН, Сапунов Г.С. ISBN 5-85954-076-0, 1998, стр. 46-47»

В 20 шт. одинаковых полиэтиленовых прозрачных емкостей небольшой емкости наливали по 100±3 мл водопроводной воды с начальной температурой 15°С и прикрывали их крышками. Емкости с водой размещали в два ряда на платформе 20, аналогично тому, как на ней размещаются контейнеры 9 с увлажненными отходами на фиг. 3. Закрывали двери камеры, включали магнетроны на полную микроволновую мощность на 2 минуты, но не включали движение платформы. После 2-х минут нагрева магнетроны отключали, открывали двери 3 и, вынимая из камеры емкости с водой, снимали с них крышки и, перемешивая в них воду деревянными палочками, сразу измеряли термометрами температуру воды в каждой емкости.

Результат проверки - равномерность нагрева воды без перемещения платформы равна 0,9. Уменьшение температуры корпусов магнетронов не было.

4. Проверка равномерности нагрева воды при подвижной платформе.

Проверку проводили аналогично предыдущему пункту, но при этом платформу с размещенными на ней емкостями с водой приводили в возвратно-поступательное движение со скоростью движения 1 см/с. Результат проверки - равномерность нагрева воды с перемещением платформы равна 0,96. Уменьшения температуры корпусов магнетронов не было. При этом при времени нагрева отходов от 15°С до момента закипания увлажнителя за 15 минут течение каждого цикла обеззараживания в 8 раз эффективнее чем в наиболее близком аналоге.

Применение предложенного в качестве изобретения «Способ обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах и устройство для его реализации» позволит добиться резкого повышения обеззараживания значительного количества медицинских отходов и одновременно снизить при выбросе в атмосферу вредность парогазовой смеси, очищенной от патогенных бактерий, а также повысить производительность устройства, кроме того, при осуществлении данного изобретения резко снижается риск возгорания отходов во время их микроволнового нагрева в рабочей камере устройства.

Группа изобретений относится к способу и устройству обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах. В способе увлажненные медицинские отходы помещают в контейнер, герметически его закрывают и устанавливают в расположенную в корпусе рабочую камеру устройства, где подвергают отходы нагреву с помощью СВЧ-излучения. Затем осуществляют отвод парогазовой смеси из контейнера в выводящий канал рабочей камеры с дальнейшим выбросом в атмосферу. Парогазовую смесь из закрытого контейнера пропускают через фильтрующий элемент крышки, а очищенную от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовую смесь выпускают через два выходных канала фильтрующего элемента в рабочую камеру устройства. Затем парогазовую смесь отправляют в расположенный в верхней части рабочей камеры выпускной канал, вход которого снабжен металлической сеткой, служащей экраном для СВЧ-излучения, а выход снабжен вентилятором, служащим для увеличения скорости выброса в атмосферу парогазовой смеси, очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий. Способ осуществляют с помощью установленной в корпусе устройства системы контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания. Увлажненные инфицированные медицинские отходы в закрытых контейнерах устанавливают на подвижную платформу, которую в течение СВЧ-облучения отходов приводят в возвратно-поступательное движение с одинаковым прямым и обратным ходом относительно центра камеры, равным 0,5 максимального габаритного размера одного контейнера D_m, а линейная скорость движения контейнеров равна 0,8 см/с. Объем рабочей камеры выполнен с возможностью установки в нем восьми контейнеров, по четыре вплотную друг к другу в два ряда, где их подвергают СВЧ-облучению с помощью установленных снаружи камеры восьми магнетронов, затем выходящую из контейнеров очищенную парогазовую смесь отправляют через два отводящих канала в дополнительно введенный общий выпускной канал. Устройство содержит корпус, расположенную внутри корпуса рабочую камеру, снаружи которой выполнены магнетроны. В рабочей камере размещен закрытый контейнер с защитной крышкой, снабженной блоком с фильтрующим элементом и двумя выходным каналами, служащими для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси в рабочую камеру, сверху которой расположен выпускной канал, служащий для выброса очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовой смеси в атмосферу. Выпускной канал на входе снабжен металлической сеткой и на выходе вентилятором, устройство также снабжено системой контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания. Основание рабочей камеры выполнено с подвижной платформой, при этом зазор между нижним краем платформы и дном камеры составляет 2 мм, расстояние между продольными краями платформы и вертикальными стенками камеры равно 21 мм. В основании выполнена центральная продольная щель, сквозь которую верхняя часть ведущей зубчатой шестерни обеспечивает надежное зацепление с соответствующей шестерне цепью, жестко установленной снизу подвижной платформы вдоль продольной оси ее симметрии. Ширина щели составляет 4 мм, длина щели определяется длиной хорды шестерни по линии нижней поверхности дна рабочей камеры, а сама зубчатая шестерня жестко посажена на вал, который с возможностью вращения в обе стороны жестко установлен снизу рабочей камеры на несущей раме и приводится во вращение электроприводом, расположенным на этой раме. Длина L рабочей камеры находится в соотношении к ее ширине А и высоте В, равном L:А:В=2,5:1:0,76. Размеры камеры позволяют установку на подвижной платформе восьми, по четыре вплотную друг к другу в два ряда, закрытых контейнеров с максимальным размером, равным D_m=0,18L, для обработки находящихся в них инфицированных медицинских отходов СВЧ-излучением рабочая камера снабжена восьмью магнетронами, расположенными по четыре в два ряда, которые размещены снаружи рабочей камеры на ее верхней части в аппаратурном отсеке, закрытом крышкой, и подключены к камере посредством восьми жестко установленных на ней отрезков прямоугольных волноводов. В свою очередь, крышка аппаратурного отсека снабжена горизонтальными и вертикальными рядами окон как для забора охлаждающего магнетроны и их источники питания воздуха, так и для отвода за пределы аппаратурного отсека отработанного воздуха. На верхней части рабочей камеры дополнительно установлены два отводящих канала, выходы отводящих каналов жестко закреплены в соответствующих отверстиях дополнительно введенного общего выпускного канала, а выход общего выпускного канала соединен со входом вентилятора, выполненного с возможностью увеличения скорости выброса парогазовой смеси в свободную атмосферу за пределы рабочего помещения, где L - длина рабочей камеры; А - ширина рабочей камеры; В - высота рабочей камеры; D_m - max размер контейнера. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности и производительности обеззараживания медицинских инфицированные отходов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

1. Способ обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах, при котором увлажненные медицинские отходы помещают в контейнер, герметически его закрывают и устанавливают в расположенную в корпусе рабочую камеру устройства, где подвергают отходы нагреву с помощью СВЧ-излучения, затем осуществляют отвод парогазовой смеси из контейнера в выводящий канал рабочей камеры с дальнейшим выбросом в атмосферу, при этом парогазовую смесь из закрытого контейнера пропускают через фильтрующий элемент крышки, а очищенную от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовую смесь выпускают через два выходных канала фильтрующего элемента в рабочую камеру устройства, затем парогазовую смесь отправляют в расположенный в верхней части рабочей камеры выпускной канал, вход которого снабжен металлической сеткой, служащей экраном для СВЧ-излучения, а выход снабжен вентилятором, служащим для увеличения скорости выброса в атмосферу парогазовой смеси, очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий, кроме того, способ осуществляют с помощью установленной в корпусе устройства системы контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания, отличающийся тем, что увлажненные инфицированные медицинские отходы в закрытых контейнерах устанавливают на подвижную платформу, которую в течение СВЧ-облучения отходов приводят в возвратно-поступательное движение с одинаковым прямым и обратным ходом относительно центра камеры, равным 0,5 максимального габаритного размера одного контейнера D_m, а линейная скорость движения контейнеров равна 0,8 см/с, при этом объем рабочей камеры выполнен с возможностью установки в нем восьми контейнеров, по четыре вплотную друг к другу в два ряда, где их подвергают СВЧ-облучению с помощью установленных снаружи камеры восьми магнетронов, затем выходящую из контейнеров очищенную парогазовую смесь отправляют через два отводящих канала в дополнительно введенный общий выпускной канал.

2. Устройство для обеззараживания СВЧ-излучением инфицированных медицинских отходов в закрытых контейнерах, содержащее корпус, расположенную внутри корпуса рабочую камеру, снаружи которой выполнены магнетроны, а в рабочей камере размещен закрытый контейнер с защитной крышкой, снабженной блоком с фильтрующим элементом и двумя выходным каналами, служащими для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси в рабочую камеру, сверху которой расположен выпускной канал, служащий для выброса очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий парогазовой смеси в атмосферу, причем выпускной канал на входе снабжен металлической сеткой и на выходе вентилятором, устройство также снабжено системой контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания, отличающееся тем, что основание рабочей камеры выполнено с подвижной платформой, при этом зазор между нижним краем платформы и дном камеры составляет 2 мм, расстояние между продольными краями платформы и вертикальными стенками камеры равно 21 мм, кроме того, в основании выполнена центральная продольная щель, сквозь которую верхняя часть ведущей зубчатой шестерни обеспечивает надежное зацепление с соответствующей шестерне цепью, жестко установленной снизу подвижной платформы вдоль продольной оси ее симметрии, причем ширина щели составляет 4 мм, длина щели определяется длиной хорды шестерни по линии нижней поверхности дна рабочей камеры, а сама зубчатая шестерня жестко посажена на вал, который с возможностью вращения в обе стороны жестко установлен снизу рабочей камеры на несущей раме и приводится во вращение электроприводом, расположенным на этой раме, при этом длина L рабочей камеры находится в соотношении к ее ширине А и высоте В, равном L:А:В=2,5:1:0,76, кроме того, размеры камеры позволяют установку на подвижной платформе восьми, по четыре вплотную друг к другу в два ряда, закрытых контейнеров с максимальным размером, равным D_m=0,18L, для обработки находящихся в них инфицированных медицинских отходов СВЧ-излучением рабочая камера снабжена восьмью магнетронами, расположенными по четыре в два ряда, которые размещены снаружи рабочей камеры на ее верхней части в аппаратурном отсеке, закрытом крышкой, и подключены к камере посредством восьми жестко установленных на ней отрезков прямоугольных волноводов, в свою очередь, крышка аппаратурного отсека снабжена горизонтальными и вертикальными рядами окон как для забора охлаждающего магнетроны и их источники питания воздуха, так и для отвода за пределы аппаратурного отсека отработанного воздуха, кроме того, на верхней части рабочей камеры дополнительно установлены два отводящих канала, выходы отводящих каналов жестко закреплены в соответствующих отверстиях дополнительно введенного общего выпускного канала, а выход общего выпускного канала соединен со входом вентилятора, выполненного с возможностью увеличения скорости выброса парогазовой смеси в свободную атмосферу за пределы рабочего помещения, где: L - длина рабочей камеры; А - ширина рабочей камеры; В - высота рабочей камеры; D_m - max размер контейнера.