Способ очистки и стерилизации неметаллических материалов и инструментов

 

Изобретение относится к стерилизации неметаллических материалов и инструментов в медицине, а также может найти применение в пищевой, химической и биотехнологической промышленности. Способ состоит в том, что инструменты размещают в стерилизационной камере, заполненной электропроводящей средой, и подвергают воздействию электрического тока, который подают от источника питания через электроды, размещенные в камере. Материалы и инструменты размещают в непосредственной близости от электродов, при этом по крайней мере на одном из электродов генерируют микроплазменный разряд. Воздействие электрического тока осуществляют косвенно, т.е. обрабатываемый инструмент электрически не связан с источником питания. Используют электроды, выполненные из вентильных металлов, а микроплазменные разряды генерируют при напряжении до 1000 В, используя импульсный режим с плотностью тока до 500 А/дм² или режим с синусоидальной формой задающего напряжения при плотности тока до 50 А/дм². Способ позволяет быстро и эффективно стерилизовать неметаллически и металлические, содержащие неметаллические элементы, медицинские инструменты и иные материалы с сохранением их физических и химических свойств, таких как эластичность и прочность. 9 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к стерилизации неметаллических материалов и инструментов в медицине и может быть использовано в пищевой, химической и биотехнической промышленности.

Известны способы, заключающиеся в промывке инструмента и материалов католитом и анолитом, получаемых путем электрохимической активации водных растворов [Бахир В.М. и др. Электрохимическая активация водных растворов и ее техническое применение в пищевой промышленности., Тбилиси: ГрузНИИНТИ, 1988, с.81].

Недостатком данных способов является длительность стерилизации и недостаточно высокая их эффективность.

Известен способ очистки и стерилизации медицинских инструментов [Ru, 2126691, C1, 1999], в котором инструменты размещают в стерилизационной камере, заполненной жидкой токопроводящей средой, и подвергают воздействию электрического тока путем использования инструмента в качестве одного из электродов, а на противоэлектроде генерируют микроплазменный разряд.

К недостаткам прототипа можно отнести невозможность обработки неметаллических материалов и инструментов, а также невозможность обработки комбинированных инструментов, т.е металлических инструментов, содержащих неметаллические элементы, так как обрабатываемый инструмент используется в качестве одного из электродов, что привело бы к потере неметаллическими элементами таких свойств, как эластичность и прочность.

В качестве прототипа выбран способ стерилизации хирургических инструментов и материалов с помощью электрического поля, создаваемого в электропроводящей среде при плотности тока от 1 до 10 мА/см², температуре 15-20^oС в течение 10-30 мин [SU, 392944 А, 1973].

Стерилизация происходит только за счет воздействия на обрабатываемый материал параметров электрического поля, при этом не происходит эффективного и быстрого уничтожения микроорганизмов.

В настоящем изобретении решается задача разработать эффективный и экспрессный способ стерилизации неметаллических и металлических, содержащих неметаллические элементы, медицинских инструментов и иных материалов с сохранением их физических и химических свойств.

Поставленная задача решается тем, что, как и в известном способе очистки и стерилизации медицинских изделий и инструментов, изделия и инструменты размещают в стерилизационной камере, заполненной электропроводящей средой и подвергают косвенному воздействию электрического тока, который подают от источника питания через электроды, размещенные в камере, без электропроводящего контакта материалов и инструментов с электродами.

Новым является то, что обрабатываемые материалы и инструменты размещают в непосредственной близости от электродов, а по крайней мере на одном из электродов генерируют микроплазменные разряды.

Кроме того, микроплазменные разряды генерируют на электродах, выполненных из вентильных металлов, преимущественно из алюминия, титана, циркония или их сплавов.

Кроме того, микроплазменные разряды генерируют на электродах, выполненных из вентильных металлов, преимущественно из алюминия, титана, циркония или их сплавов с окcидным покрытием на их поверхности.

Кроме того, обрабатываемый инструмент представляет собой металлический инструмент, содержащий неметаллические элементы.

Кроме того, в качестве жидкой токопроводящей среды используют нетоксичные водные растворы с концентрацией не более 50 г/л.

Кроме того, микроплазменные разряды генерируют при напряжении до 1000 В, используя импульсный режим с плотностью тока до 500 А/дм² или режим с синусоидальной формой задающего напряжения при плотности тока до 50 А/дм².

Кроме того, для интенсификации процесса очистки и стерилизации дополнительно осуществляют перемешивание (циркуляцию) раствора.

Кроме того, процесс стерилизации ведут при температуре, не превышающей 40^oС.

Кроме того, очистку и стерилизацию осуществляют в течениe 120 с.

Кроме того, осуществляют предварительную обработку материалов и инструментов с целью удаления белковых, жировых и механических загрязнений, а также снижения уровня исходной обсемененности микроорганизмами.

Медицинские неметаллические инструменты или материалы, размещенные в растворе (а это среда, в которой возможно проведение микроплазменных реакций), в котором также размещены электроды, на которых при определенных режимах генерируют микроплазменные разряды, подвергаются комплексному физическому и химическому воздействию. Микроплазменные разряды способствуют образованию в растворе и соответственно вокруг обрабатываемого инструмента импульсов высокого давления, ударных волн и гидродинамических потоков, способствующих очистке обрабатываемых изделий. Пробой происходит с образованием светового излучения канала разряда низкотемпературной плазмы, происходит ионизация и диссоциация молекул, генерируется ультрафиолетовое и ультразвуковое излучения, импульсное электромагнитное поле. Низкотемпературная плазма способна инактивировать различные микроорганизмы: бактерии (в том числе споровые формы), вирусы, грибы и органику.

При таком комплексном воздействии происходит коагуляция, агрегация и массоперенос загрязнений органического и неорганического характера, инициируется активация среды с образованием перекисей, гидроксильных радикалов, атомарного водорода, кислорода, озона с развитием окислительно-восстановительных процессов.

В приэлектродных областях электродов происходит подкисление и подщелачивание раствора продуктами электрохимической активации водных растворов электролитов. Образуется кислотная среда, (которая, дополнительно, может быть насыщена активным хлором), и обладающая сильными антибактерицидными свойствами, и щелочная - менее антибактерицидная, но с ярко выраженными моющими свойствами.

Под действием физических и химических факторов объект подвергается эффективной электрогидравлической обработке, при которой происходит разрушение оболочек и мембран микроорганизмов, вызывающее их гибель, и очистка наружных и внутренних поверхностей от загрязнений.

Выделяемый газ приводит к циркуляции электролита вблизи поверхности электрода, а это приводит к стерилизации всего объема раствора.

Перечисленные факторы воздействия позволяют обеспечить совмещение процессов очистки и стерилизации поверхности обрабатываемых объектов.

Для проведения процесса стерилизации в микроплазменном режиме величины плотности тока и длительности импульсов тока подбираются экспериментально.

Для интенсификации процесса очистки и стерилизации дополнительно может быть применено перемешивание (циркуляция) раствора.

В дальнейшем изобретение поясняется примерами его конкретного выполнения.

При одних и тех же режимах обработке подвергались резиновые трубки диаметром 10 мм, длиной 10 см и хлопчатобумажное полотно размером 10x10 см Для подготовки стерилизуемых изделий осуществляли предварительную, так называемую предстерилизационную очистку для обеспечения удаления с них белковых, жировых, механических загрязнений и снижения уровня исходной обсемененности микроорганизмами.

Затем объекты полностью погружались в камеру, наполненную водным раствором электролита, а именно нетоксичные растворы соединений, приведенных в табл. 1 и 2. Объекты погружались в непосредственной близости от электродов.

Для проведения процесса в импульсном режиме использовали импульсный источник питания с частотой импульсов 50 Гц и выходным напряжением до 1000 В.

Для проведения процесса на переменном синусоидальном токе использовали источник питания с частотой 50 Гц и выходным напряжением до 700 В.

В табл. 1 приведены режимы проведения процесса стерилизации с использованием синусоидального задающего напряжения в зависимости от выбранной среды (знак "-" показывает отсутствие микроплазменного процесса на электродах, знак "*" показывает наличие микроплазменного процесса на электродах). Использовали электроды, выполненные из алюминия Д-16Т. Время стерилизации во всех примерах не превышало 120 с.

В табл. 2 приведены возможные режимы проведения стерилизации при использовании импульсного режима ведения микроплазменного процесса и в зависимости от выбранной среды (нетоксичные водные растворы). Использовали электроды, выполненные из сплава титана ВТ1-00. Время стерилизации во всех примерах не превышало 120 сек.

Обработанные по заявляемому способу объекты исследовались на стерильность в научно-производственном объединении НПО "Вирион" г. Томска по ВФС 42-1844-88 "Испытание на стерильность". В результате проведенных испытаний сделаны выводы об эффективности предлагаемого метода для стерилизации медицинских неметаллических инструментов и материалов.

Предложенным способом можно стерилизовать объекты из текстиля (хирургические нити, перевязочный материал, халаты, простыни и т.д.), а также изделия из полимерных материалов: резины и пластмассы (шланги, трубки, катетеры, бужи, искусственные сосуды, аллопластические материалы и т.д.), изделия из стекла.

При стерилизации вышеперечисленные материалы не теряют своих основных свойств, таких, например, как эластичность и прочность.

Формула изобретения

1. Способ очистки и стерилизации неметаллических материалов и инструментов, в котором материалы и инструменты размещают в стерилизационной камере, заполненной электропроводящей средой, и подвергают косвенному воздействию электрического тока, который подают от источника питания через размещенные в камере электроды, без электропроводящего контакта материалов и инструментов с электродами, отличающийся тем, что обрабатываемые материалы и инструменты размещают в непосредственной близости от электродов, а, по крайней мере, на одном из электродов генерируют микроплазменный разряд.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроплазменный разряд генерируют на электродах, выполненных из вентильных металлов, преимущественно из алюминия, титана, циркония или их сплавов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроплазменный разряд генерируют на электродах, выполненных из вентильных металлов, преимущественно из алюминия, титана, циркония или их сплавов с оксидным покрытием на их поверхности.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что обрабатываемый инструмент представляет собой металлический инструмент, содержащий неметаллические элементы.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве электропроводящей среды используют водные нетоксичные растворы, с концентрацией не более 50 г/л.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что микроплазменные разряды генерируют при напряжении до 1000 В, используя импульсный режим с плотностью тока до 500 А/дм² или режим с синусоидальной формой задающего напряжения при плотности тока до 50 А/дм².

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что для интенсификации процесса осуществляют циркуляцию электропроводящей среды.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что температура электролита составляет не более 40°С.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что очистку и стерилизацию осуществляют в течение 120 с.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что осуществляют предварительную обработку материалов и инструментов с целью удаления белковых, жировых и механических загрязнений, а также снижения уровня исходной обсемененности микроорганизмами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2