Способ стерилизации объектов и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A61L2/14 

Изобретение относится к медицине, а также может быть использовано в микробиологии, вирусологии и других .областях.

Целью изобретения является сокращение времени стерилизации и обеспечение возможности проведения стерилизации в отсутствии источников электрической энергии, что позволяет расширить применимость изобретения.

Поставленная цель достигается тем, что газовую стерилизующую среду предварительно подготавливают путем ее сжатия в дополнительной камере, в которой обеспечивается нагрев среды до температуры стерилизации Тс.

Дополнительная камера представляет собой цилиндрическую трубу с подвижным поршнем. Зазор между поршнем и камерой Д (# должен обеспечивать свободное перемещение поршня и минимальные утечки стерилизующей среды.

Из дополнительной камеры стерилизующая среда изотермически инжектируется в стериализационную камеру, где происходит однократное импульсное воздействие

среды на стерилизуемые объекты. Длительность воздействия составляет t сек.

Заявителю и авторам не известны спо-. собы и устройства стерилизации, в которых производилась бы предварительная подготовка стерилизующей среды во вспомогательной камере. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям новизна и существенные отличия.

В предлагаемом способе стерилизующий эффект достигается в основном за счет температуры среды Тс и длительности ее воздействия на объекты. При характерной длительности t 10 сек, минимальная температура стерилизации Тс зависит от состава стерилизующей среды. В частности, например, для воздуха Тс 2000 К, для инертных газов Т 6000 К.

Режимы, при которых создаются необходимые условия (Тс, t) для стерилизации обеспечиваются за счет процесса адиабатического сжатия стерилизующей среды. Ади- абатичность процесса сжатия, а также характерная длительность времени t достиел

со

о

СП

ю о

чО

ы

гается за счет высокой скорости поршня (102 м/сек) в дополнительной камере. При этом связь температуры стерилизации Тс с контролируемыми параметрами устройства: - кинетической энергией поршня и энергией первичного источника имеет вид

Cvm(Tc - То) #1

М У

2

Щ ,

где То -.начальная температура стерилизующей среды;.

CW - теплоемкость стерилизующей среы; .

т. - масса стерилизующей среды;

М - масса поршня;

V- максимальная скорость поршня;

/1 -эффективность преобразования кинетической энергии поршня во внутреннюю энергию стерилизующей среды;.

1р. эффективность преобразования энергии первичного источника в кинетическую энергию поршня;

W - энергия первичного источника.

Предлагаемый способ стерилизации был апробирован при обработке образцов из металла, керамики и стекла. При испытаниях какие-либо изменения поверхности образцов отсутствовали.

В НПО Астрофизика проведены испытания предлагаемого способа стерилизации, В таблице приведены конкретные режимы и объекты стерилизации. Для испытаний использовалась культура Bacillus sybtilis 9SY 228. Жизнеспособность бакте- рии после обработки определялась капельным методом, разработанным в НИИ ЭМ им. И.Ф.Гамалеи АМН СССР.

Заявляемое устройство для импульсной стерилизации в экстремальных случаях (стихийные бедствия, крупные аварии и т.д.) может работать автономно без стандартных источников электрической энергии. Такая возможность обеспечивается тем, что для разгона поршня в дополнительной камере в качестве первичного источника энергии могут использоваться накопители энергии самого различного типа (пневматический, пороховой, механический и др.).

На чертеже приведена схема устройства с пневматическим накопителем энергии, на котором реализован предлагаемый способ импульсной стерилизации и осуществлены режимы, указанные в таблице.

Здесь 1 - пневматический накопитель энергии, объединяющий пневмоклапан и ресивер с сжатым воздухом; 2 - поршень; 3 -дополнительная камера; 4 - перепускное устройство; 5 - стериализационная камера.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух из пневматического накопителя 1 после открытия пневматического клапана поступает в дополнительную камеру 3. При этом поршень 2 двигается в сторону стерилизационной камеры 5 и сжимает находящуюся перед ним стерилизационную газовую среду. За счет процесса адиабатического сжатия происходит нагрев среды до температуры стерилизации Тс. При достижении температуры Тс открывается перепускное устройство 4 и среда инжектируется в стерилизационную камеру 5. где происходит однократное импульсное воздействие среды на объекты.

Авторами использовалось перепускное устройство пассивного типа, представляющее собой фланец с центральным сквозным отверстием. Диаметр выходного отверстия

выбирается в зависимости от температуры Тс, состава и давления стерилизующей сре-. ды и в каждом конкретном случае определяется индивидуально с учетом того, что время инжекции всей стерилизующей,среды должно составлять сек. Для расчета диаметра выходного отверстия .можно, например, пользоваться формулами, приведенными;

Изготовленный на предприятии макет- ный образец устройства дяя импульсной стерилизации, соответствующий схеме (Рис.1), имеет следующие параметры: обьем ресивера vp 2 л; масса поршня М 0,52 кг;

длина дополнительной камеры L 1J35 м; диаметр дополнительной камерыф 0,72 мм; зазор между поршнем и камерой А 0,2 мм, диаметр выходного отверстия перепускного устройства ф 10 мм; объем стерилизационной камеры устерил. 0,2 л.

Сравнение предлагаемого технического решения проводилось с прототипом, являющимся базовым объектом, поскольку заявителю и авторам не известны промышленно

выпускаемые зарубежные и отечественные устройства, реализующие аналогичный способ стерилизации,

Использование предлагаемого изобретения позволяет уменьшить время стерилизации t в сравнении с прототипом на несколько порядков, и производить обработку за один импульс, так как для стерилизации используется среда с температурой в несколько тысяч градусов. Температура стерилизующей среды и длительность ее существования создается за счет адиабатического сжатия среды при помощи поршня в дополнительной камере. Поршень приводится в движение при помощи различных

(неэлектрических) накопителей энергии, что позволяет работать всему устройству автономно.

В тоже время в прототипе большое время стерилизации обусловлено низкой температурой стерилизующей среды, которая характерна для стационарного газового электрического разряда, а его применение для создания стерилизующей среды, обуславливает неотъемлемое использование электрических источников энергии, что сужает возможность использования всего устройства.

В НПО Астрофизика по материалам заявки изготовлен макетный образец, который прошел испытания.

0

Формула изобретения

1. Способ стерилизации объектов, включающий размещение объекта в стерилиза- ционной камере и обработку его нагретым газом, отличающийся тем, что нагрев газа осуществляют путем его импульсного сжатия, а обработку производят импульсной инжекцией газа в стерилизационную камеру.

2. Устройство для стерилизации объектов, содержащее стерилизационную камеру и источник энергии, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной камерой, поршнем, установленным в дополнительной камере, и перепускным элементом, установленным между стерилизационной и дополнительной камерами, а источник энергии выполнен в виде привода перемещения поршня.

Использование: медицина, микробиология, пищевая промышленность, в частности стерилизация объектов. Сущность изобретения: стерилизацию проводят путем обработки объектов в стерилизацией ной камере газовой средой, нагретой до температуры холодной плазмы. Нагрев газа осуществляют импульсным сжатием, а обработку импульсным инжектированием газа в стерилизационную камеру, для чего устройство снабжено дополнительной камерой с поршнем и перепускным элементом. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.