Способ стерилизации изделий и материалов

 

Использование: медицина, биотехнология, пищевая промышленность при стерилизации изделий и материалов. Сущность изобретения: способ включает размещение предметов в герметичном сосуде, вакуумирование сосуда до давления 1,0...10^-3 мм рт.ст. и создание в нем плазмы путем возбуждения переменным электромагнитным полем газового разряда между охватывающими сосуд электродами при частоте поля 1 100 МГц и вкладываемой удельной мощности 0,05...0,5 Вт/см³. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к технике стерилизации и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, главным образом в медицине.

Известен способ стерилизации, в процессе которого внутри вакуумированного сосуда с помощью индуктора возбуждают высокочастотный разряд в атмосфере пероксида водорода. Процесс стерилизации по этому способу занимает, как правило, длительное время и требует специального химически активного газа для его осуществления.

Наиболее близким является способ, включающий размещение стерилизуемого предмета в герметизируемом сосуде, вакуумирование сосуда и создание в нем плазмы путем возбуждения газового разряда за счет приложения СВЧ-энергии. Разряд возбуждается в атмосфере остаточных газов без каких-либо добавок, однако стерилизация достаточно эффективна даже при малых временах выдержки предмета в плазменной среде. В то же время использование СВЧ-энергии (СВЧ-печи по стандартам США работают на частотах ≈2500 МГц) связано с техническими трудностями обеспечения специальным оборудованием, требующим повышенной степени защищенности от СВЧ-полей. Это усложняет реализацию способа и ограничивает его массовое распространение.

Целью изобретения является упрощение способа стерилизации за счет перехода к режимам разряда, которые реализуются технически более простыми средствами.

Сущность способа состоит в том, что в отличие от прототипа газовый разряд возбуждают между охватывающими сосуд электродами. При этом сосуд вакуумируют до давления 1,0.10^-3 мм рт.ст. а частоту поля выбирают в диапазоне 1.100 МГц при вкладываемой удельной мощности 0,05-0,5 Вт/см³.

На чертеже показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство включает стеклянную (диэлектрическую) пробирку 1 (или сосуд другой формы), которая герметично закрыта пробкой 2 с отверстием для вакуумпровода 3, связывающего пробирку со средством 4 откачки. С внешней стороны пробирку охватывают два электрода 5, выполненные из тонких металлических полос и подключенные к симметричному выходу генератора 6 высокой частоты. Внутри пробирки расположены или закреплены (при негоризонтальном расположении пробирки) стерилизуемые образцы (изделия) 7.

Порядок реализации способа аналогичен прототипу.

Отличия предложенного способа заключаются в выборе новых режимов проведения операций, которые обнаружены экспериментальным путем для высокочастотного газового разряда емкостного типа. При этом возбуждение емкостного разряда осуществляется более простым путем, а именно с помощью охватывающих сосуд электродов, которые конструктивно проще применяемого в прототипе индуктора специальной формы. Диапазон выбранных давлений определяется тем, что при увеличении давления выше 1,0 мм рт.ст. затруднено зажигание тлеющего разряда в сосуде, а при давлениях ниже 10^-3 мм рт.ст. заметно снижается уровень концентрации высокочастотной плазмы (плотность ионов и электронов), что приводит к уменьшению воздействия заряженных частиц на обрабатываемый предмет.

Частоты выбираются исходя из устойчивого зажигания и горения разряда при относительно малых напряженностях 10.10² В/см (нижний предел) и ограничений на сложность оборудования и необходимости защиты (верхний предел). Пределы вкладываемой мощности снизу также ограничены устойчивостью разряда, а сверху температурой и концентрацией плазмы и, следовательно, допустимой температурой нагрева сосуда и образцов.

Исследования показали, что время обработки при воздействии плазмы на изделие существенного влияния не оказывает. В зависимости от материала носителя микроорганизмов оно составляет 5.15 мин и может быть уменьшено за счет удельного энерговклада. Оптимальных режимов внутри указанных диапазонов изменения параметров разряда не обнаружено.

П р и м е р. Для устройства использовалась стандартная пробирка диаметром 12 мм. Электроды выполнялись из медной фольги толщиной 0,3 мм в виде полосок шириной 10 мм. Расстояние между электродами составляло 20.100 мм. Генератор был построен по стандартной схеме на электронных лампах типа ГУ 50 и имел рабочую частоту 28 МГц, соответствующую согласованной нагрузке электродов. Плотность вкладываемой мощности составляла около 0,4 Вт/см³ (в абсолютном выражении ≈30 Вт). В качестве образцов использовались микробиологические материалы, подготовленные и обработанные ВНИИ профилактической токсикологии и дезинфекции. Исследования проводились с использованием тест-культуры микроорганизма Вас. subtilis 7, наносимого на тест-носители из стекла, металла, батиста, резины (5 видов) пластмассы (2 вида).

Обработка образцов производилась при давлении 5˙10^-2 мм рт.ст. Результаты представлены в таблице.

Отмечается 100%-ная гибель микроорганизмов тест-культуры на стекле, металле при 5-ти минутной обработке, на батисте и резине селиконовой при 10-ти минутной обработке. На остальных материалах эффект проявляется в различной степени.

Примечание: в приведенном примере использован протокол исследований лаборатории проблем стерилизации изделий медицинского назначения указанного ВНИИ.

Предложенный способ прост в реализации, доступен среднему медицинскому или техническому персоналу, не требует дорогостоящего оборудования и специальной защиты и может найти широкое применение в различных областях. Экономический эффект от его использования может быть оценен на стадии проектирования конкретных установок с учетом их потребного количества.

Формула изобретения

СПОСОБ СТЕРИЛИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ, включающий размещение в герметизируемом сосуде, вакуумирование сосуда, создание в сосуде плазмы путем возбуждения газового разряда переменным электромагнитным полем и выдержку предметов в плазменной среде, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса стерилизации, вакуумирование осуществляют до давления 1,0 10^-3 мм рт. ст. а газовый разряд возбуждают между охватывающими сосуд электродами при частоте поля 1 100 МГц и вкладываемой удельной мощности 0,05 0,5 Вт/см³.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2