Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ И СТЕРИЛИЗАЦИИ С ПОМОЩЬЮ МИКРОШАРИКОВ

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для стерилизации предметов медицинского назначения, а также др. предметов, требующих стерильности.

Известны различные способы стерилизации объектов медицинского и иного назначения.

Например, в патенте РФ 2161505 описаны устройство и способ стерилизации с использованием электромагнитного излучения диапазона СВЧ. Способ стерилизации заключается в использовании маломощного источника СВЧ-излучения. Повышение напряженности поля СВЧ при помощи объемного резонатора обеспечивает уничтожение микроорганизмов. Стерилизуемый материал может перемещаться внутри резонатора. Устройство для реализации способа стерилизации состоит из магнетрона и объемного резонатора. Изобретение позволяет обеспечить возможность стерилизации диэлектрических или частично диэлектрических материалов без использования мощных генераторов СВЧ, используя широко распространенные магнетроны (узлы бытовых СВЧ-печей). Недостатком указанного способа является необходимость переделки стандартных генераторов СВЧ и ограничения по применению, поскольку данный способ может использоваться только для изделий, выполненных из диэлектрических материалов.

Известен способ стерилизации объектов медицинского назначения в соответствии с патентом РФ №2008923. Способ включает предварительную обработку объекта в активной среде, содержащей кислоты низших степеней окисления с кислотностью pH 1-3, в течение 5-40 мин, полученные обработки водных растворов солей, например поваренной соли с концентрацией 0,01-0,5 мас. %, в анодной зоне диафрагменного гидролизера (анолит), и последующую обработку объекта в газоразрядной плазме тлеющего разряда в течение 1-30 мин при удельной объемной мощности разряда 0,01-0,8 Вт/см³. Недостатками такого способа являются, во-первых, слишком длительное время стерилизации и, во-вторых, необходимость предварительного удаления загрязнений со стерилизуемых инструментов.

Известен способ очистки и стерилизации медицинских инструментов в соответствии с патентом РФ №2126691. Стерилизация и очистка инструмента достигается его размещением в стерилизационной камере, заполненной жидкой токопроводящей средой, и обработкой его электрическим током. При этом инструмент используют в качестве одного из электродов, а на противоэлектроде генерируют микроплазменный разряд. Такой способ может применяться только для стерилизации металлических объектов. Это является существенным ограничением, т.к. в настоящее время значительная часть медицинских инструментов изготавливаются из керамики либо имеют керамическое покрытие. Кроме того, способ не предусматривает возможность механической очистки стерилизуемых объектов.

Известен способ стерилизации медицинских инструментов в соответствии с патентом РФ №2082435. Сущность способа состоит в том, что медицинский инструмент размещают в стерилизационной камере, заполненной жидкой токопроводящей средой, и подвергают воздействию микродуговых разрядов, создаваемых разрядными электродами, подключенными к импульсному источнику питания, причем в качестве одного из электродов - катода используют обрабатываемый медицинский инструмент. К такому способу также применимы ограничения, приведенные выше для патента РФ №2126691.

Известен способ быстрой стерилизации медицинских инструментов в СВЧ-полях при использовании жидкости в соответствии с патентом РФ №2130319. Способ заключается в том, что в качестве жидкости используют обычную воду, а инструмент загружают в закрывающуюся жаропрочную прозрачную для СВЧ-полей емкость так, что вода лишь частично покрывает инструменты, а время стерилизации при этом составляет 5-10 мин. Применение такого способа связано с опасностями использования пара (риск получения ожогов, взрыва камеры в случае превышения давления и т.д.). Кроме того, в данном случае стерилизуемый объект не подвергается дополнительной механической очистке, которая имеет место в гласперленовых стерилизаторах за счет контакта с наполнителем.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ стерилизации медицинских инструментов с помощью гласперленовых стерилизаторов (например, стерилизатор «Термоэст» производства ЗАО «Геософт Дент» http://www.geosoft.ru/shop/nashe-proizvodstvo/Sterilizator_Glasperlenovyjj/glasperlenovye-sterilizatory-TermoEst/). Стерилизация в этих приборах происходит посредством обработки медицинского инструмента высокой температурой. Для этого используется металлический стакан с наполнителем (стеклянные шарики диаметром 2 мм). Электрический термоэлемент нагревает колбу, в которой находятся инструменты. Передача тепла происходит через наполнитель. Недостатком таких стерилизаторов является длительное время выхода на рабочий режим. Например, для стерилизатора с малой рабочей массой (170 г) выход на рабочий режим занимает 25 минут. Кроме того, стерилизация медицинского и косметологического инструмента в гласперленовых стерилизаторах проходит быстро только для небольших масс инструмента. Если же необходимо проводить стерилизацию больших объемов, то время резко увеличивается. Дополнительным недостатком гласперленовых стерилизаторов является тот факт, что стеклянные микрошарики, используемые в качестве наполнителя, являются потенциально хрупкими с развитой щелочной поверхностью, на которой могут оставаться загрязнения.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа стерилизации медицинских и иных (например, парикмахерских и косметологических) инструментов и металлических и неметаллических объектов. Также целью изобретения является создание устройства стерилизации, реализующего указанный способ и отличающегося высокой эффективностью, простотой конструкции и низкой стоимостью.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа стерилизации с одновременным снижением стоимости и упрощением конструкции устройства стерилизации.

Для достижения указанного технического результата в способе очистки и стерилизации с помощью микрошариков, включающем разогрев в СВЧ-поле микрошариков и помещение в них очищаемых и стерилизуемых объектов, предлагается в качестве микрошариков использовать микрошарики из железооксидных стекол, полученные по плазменной технологии.

Дополнительными отличиями предлагаемого способа являются:

- в качестве микрошариков из железооксидных стекол могут быть использованы микрошарики из минерала граната (альмадина) или никельшлаковые микрошарики, полученные по плазменной технологии,

- в качестве очищаемых и стерилизуемых объектов могут быть инструменты медицинского назначения, парикмахерские инструменты, зубные протезы, стоматологические приспособления,

- в стерилизующую среду могут быть добавлены ароматизирующие вещества, и/или дезинфицирующие, и/или очищающие в виде жидкостей или порошков.

Для достижения указанного результата может также использоваться устройство для очистки и стерилизации с помощью микрошариков, включающее емкость для размещения очищаемых и стерилизуемых объектов, помещенную в корпус с крышкой, которое также включает источник СВЧ-излучения, размещенный в корпусе и подключенный к устройству контроля и управления режимом работы. При этом емкость для размещения объектов заполнена микрошариками из железооксидных стекол, полученными по плазменной технологии.

Дополнительными отличиями предлагаемого устройства являются:

- в качестве микрошариков из железооксидных стекол могут быть использованы микрошарики из минерала граната (альмандина) или никельшлаковые микрошарики, полученные по плазменной технологии,

- в качестве очищаемых и стерилизуемых объектов могут быть, например, инструменты медицинского назначения, парикмахерские инструменты, зубные протезы, стоматологические приспособления,

- устройство контроля и управления режимом работы СВЧ-печи может включать блок подачи воды или раствора ароматизирующих, дезинфицирующих или очищающих веществ,

- устройство может содержать индикатор нагрева.

Ниже приведена таблица сравнения свойств микрошариков из стекла, никельшлака, граната, производимых ЗАО «СПЕЦХИММОНТАЖ» по плазменной технологии:

Как видно из таблицы, микрошарики, выполненные по плазменной технологии, обладают высокой твердостью, железооксидные pH-нейтральны, имеют идеально сферическую форму, высокую прочность, чем превосходят многократно аналоги и прототип (где использованы микрошарики, изготовленные по газовой технологии). Отсутствие слеживаемости, возможность промывки микрошариков, даже в кислотах (высокая химическая стойкость), и идеально гладкая поверхность выгодно отличают от гласпереновых стерилизаторов, в которых используются стеклянные шарики. Наличие диоксида титана в составе гранатовых микрошариков оказывает дополнительные стерилизующие факторы.

Предлагаемый способ стерилизации осуществляется следующим образом:

- микрошарики из железооксидных стекол, помещенные в емкость, разогреваются с помощью источника СВЧ-излучения до температуры, необходимой для стерилизации;

- стерилизуемые объекты помещаются в емкость, заполненную микрошариками из железооксидных стекол, разогретыми до температуры, необходимой для стерилизации. Температура, до которой нагреваются микрошарики из железооксидных стекол, определяется материалом стерилизуемых объектов.

Традиционно в гласпереновых стерилизаторах выбрана температура порядка 260°C, вообще в паровых стерилизаторах необходима температура выше 150°C (для борьбы с гепатитом), чем выше температура - тем медленнее охлаждаются микрошарики, но стерилизуемый инструмент может не выдержать перегрев, поэтому выбирается температура несколько выше 250°C или, для специальных целей, необходимая для быстрой стерилизации без разрушения поверхности инструмента. Температура в стерилизаторе контролируется термопарой, либо датчиком, либо индикатором, нанесенным на поверхности стакана. Для каждого инструмента своя температура стерилизации, она указана в технических условиях на инструмент. Но большинство инструментов выполняется из инструментальных сталей и выдерживают кратковременный прогрев с поверхности 260°C. Керамические инструменты - более стойкие.

Для успешной реализации предлагаемого способа емкость для микрошариков из железооксидных стекол должна быть изготовлена из стойкого к тепловому удару радиопрозрачного материала (например, из кварцевого стекла, некоторых видов закаленного стекла и т.д.).

В качестве микрошариков из железооксидных стекол могут быть использованы микрошарики из минерала граната (альмадина), полученные по плазменной технологии (ЗАО «СПЕЦХИММОНТАЖ»), а также микрошарики из других минералов, содержащих оксиды железа и/или другие оксиды со способностью поглощения СВЧ-излучения, сопоставимой с водой.

В качестве источника СВЧ-излучения могут использоваться, например, широко распространенные магнетроны (узлы бытовых СВЧ-печей)

В качестве стерилизуемых объектов могут выступать инструменты медицинского назначения, парикмахерские инструменты, зубные протезы, стоматологические приспособления и прочие металлические и неметаллические объекты.

В емкость с микрошариками может дополнительно вводиться материал, который в процессе перемещения микрошариков в емкости или при нагреве изменяет свои механические свойства (измельчение или испарение) для более быстрого и равномерного разогрева, например вода или масла, ароматические смолы, водные растворы для одорации (получения лечебно-профилактических запахов лаванды и пр.). При испарении жидкости (например, воды), находящейся на дне стакана с микрошариками, происходит быстрый перенос тепла с паром на весь объем стакана. Причем пар оседает на микрошарики, не успевающие нагреться равномерно. Избыточный пар может далее испаряться с поверхности стакана (верхней поверхности микрошариков). Количество жидкости должно быть недостаточно для проявления побочных (вредных) явлений - например кипения объема микрошариков в стакане.

Устройство для осуществления предлагаемого способа стерилизации объектов состоит из емкости для размещения объектов, помещенной в корпус с крышкой, стерилизационноя емкость заполняется микрошариками из железооксидных стекол. В нее затем помещаются стерилизуемые объекты. Стерилизационная емкость для микрошариков из железооксидных стекол должна быть изготовлена из стойкого к тепловому удару радиопрозрачного материала (например, из кварцевого стекла, некоторых видов закаленного стекла и т.д.). Крышка имеет зазоры, либо отверстия малого размера для пропуска воздуха или пара, или емкость для сбора пара. Источник СВЧ-излучения может быть помещен в корпус устройства. Также устройство может быть оснащено блоком управления режимами работы.

Пример 1 конструкции устройства приведен на фиг. 1, где

1 - стерилизационная емкость, заполненная микрошариками из железооксидных стекол,

2 - источник СВЧ излучения,

3 - корпус устройства стерилизации,

4 - крышка корпуса,

5 - стерилизуемый инструмент,

6 - индикатор нагрева.

Устройство может быть выполнено в виде стакана (емкости) 1, помещенной в корпус 3 с крышкой 4. Причем и емкость, и корпус с крышкой должны быть выполнены из термостойкого радиопрозрачного материала, например жаростойкого стекла, кварцевого стекла и т.д. Крышка имеет зазоры, либо отверстия малого размера для пропуска воздуха или пара, или емкость для сбора пара. Стерилизационная емкость заполняется микрошариками из железооксидных стекол. Количество микрошариков должно быть постоянно и контролируется либо визуально (по риске), либо техническими средствами, т.к. микрошарики в стерилизаторе являются нагревательным элементом - нагрузкой СВЧ-генератора (печи).

Работает данное устройство следующим образом. Заполняют стерилизационную емкость микрошариками, закрывают крышку и ставят в бытовую СВЧ-печь. В инструкции к устройству указывается на какое время и на какую мощность включается СВЧ-печь для определенных стерилизуемых объектов.

Например, включить СВЧ-печь на 750 Вт, поставив время 2,5 мин (при массе микрошариков 200 г) по окончании нагрева, вынуть из печи стакан (стерилизатор) и опустить в него стерилизуемый инструмент (например, ножницы). Через указанное в инструкции время вынуть инструмент и охладить на воздухе - инструмент готов к работе. Стакан (стерилизатор) для контроля температуры может быть снабжен визуальным индикатором нагрева или каким-либо средством контроля температуры микрошариков. В случае, если температура упадет ниже 200°C, то необходимо поместить устройство снова в СВЧ-печь и повторить нагрев. Крышка стакана защищает от потери тепла от микрошариков и от разбрызгивания (при наличии какого-либо количества воды в стакане), существует два основных (общеприменяемых) вида стерилизации: сухожаровая и паровая, оба вида могут быть реализованы в данном устройстве. Температура стерилизации медицинского и немедицинского инструментов, стоматологических протезов и прочих изделий определяется их заводскими техническими условиями (ТУ) и может при необходимости изменяться в СВЧ-стерилизаторе в пределах от 100 до 800°C без изменения рабочих характеристик самого стерилизатора.

Пример 2 устройства приведен на фиг. 2, где

1 - стерилизационная емкость, заполненная микрошариками из железооксидных стекол,

2 - источник СВЧ излучения, встроенный в корпус,

3 - корпус устройства стерилизации,

4 - крышка корпуса,

5 - стерилизуемый инструмент,

7 - блок управления режимами работы СВЧ-излучения.

Устройство функционирует следующим образом: на блоке управления режимами работы СВЧ-излучения 7 устанавливается необходимый режим работы устройства стерилизации. После установки режима работы блок управления режимами работы СВЧ-излучения 7 активирует источник СВЧ-излучения 2, размещенный внутри корпуса устройства стерилизации 3. В процессе работы источника СВЧ-излучения происходит нагрев микрошариков из железооксидных стекол, которыми заполнена стерилизационная емкость 1. Мощность источника СВЧ-излучения 2 и, соответственно, температура микрошариков из железооксидных стекол, которыми заполнена стерилизационная емкость 1, определяются режимом работы устройства стерилизации, который был предварительно установлен на блоке управления режимами работы СВЧ-излучения 7. Нагрев наполнителя в стерилизационной емкости 1 происходит за счет поглощения СВЧ-излучения микрошариками из железооксидных стекол. Загорается индикатор разрешения загрузки инструмента и деблокируется крышка 4, загружается инструмент 5 для стерилизации. Через указанное в инструкции к устройству время (в зависимости от массы загружаемых изделий) инструмент 5 вынимается из стакана термоса, охлаждается и используется в работе. При необходимости стакан термоса с микрошариками повторно устанавливается в корпус, закрывается крышка стерилизатора, что служит сигналом для повторного включения СВЧ-генератора, и снова происходит нагрев микрошариков, как было описано выше.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого изобретения состоит в получении эффективных и дешевых в применении и изготовлении способа и устройства стерилизации и очистки медицинских и иных (например, парикмахерских и косметологических) инструментов и металлических и неметаллических объектов. Дополнительно нужно отметить, что предлагаемое устройство стерилизации чрезвычайно просто в изготовлении и может базироваться на магнетронах, применяемых в бытовых СВЧ-печах. При этом устройство отличается более высокой надежностью и более быстрым выходом на рабочий режим по сравнению с гласперленовыми стерилизаторами.