Пристрій знезаражування інфікованих матеріалів

Реферат: Пристрій знезаражування інфікованих матеріалів містить корпус металевої робочої камери з однією або двома дверцятами, принаймні два НВЧ-генератори, підключені до входів НВЧопромінювачів, виходи яких спрямовані в робочу камеру, засіб керування пристроєм. Зовнішній кожух камери і шар теплоізоляції, виконаний на зовнішній поверхні металевого корпуса. Знизу корпуса робочої камери жорстко закріплені джерела тепла, керувальні входи яких підключені до засобу керування пристрою. UA 92025 U (54) ПРИСТРІЙ ЗНЕЗАРАЖУВАННЯ ІНФІКОВАНИХ МАТЕРІАЛІВ UA 92025 U UA 92025 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузей медицини й екології і може використовуватися наприклад для знезаражування медичних відходів небезпечних і надзвичайно небезпечних класів у місцях їх первинного утворення - у будь-якому лікувально-профілактичному закладі (ЛПЗ). Відомий пристрій обробки медичних відходів на основі мікрохвильової технології [Система MediSter для збору й дезінфекції медичних відходів. Установка MediSter 160. Сайт в Інтернеті. Компанія METEKA GmbH, Австрія]. Такий пристрій містить мікрохвильову камеру з обертовою підставкою для встановлення одного контейнера з відходами, систему примусової подачі в камеру дезінфектанта та води, систему генерування й подачі в камеру мікрохвильової енергії, а також засіб керування й контролю. Система генерування й подачі в камеру мікрохвильової енергії містить три магнетрони, встановлені рівномірно по висоті вертикальної стінки один над одним. Джерела живлення магнетронів підключені до відповідних фаз трифазної мережі 380 В, а випромінювальні штирі магнетронів безпосередньо введені в мікрохвильову камеру для збудження в ній багатьох електромагнітних хвиль вищого типу. Випромінювальні штирі магнетронів закриті прозорими для мікрохвиль захисними ковпачками. Конструкція пристрою забезпечує рівномірне нагрівання зволожених відходів неоднорідного складу. Недоліком відомого пристрою є невисока продуктивність - 12-15 кг знезаражених відходів на годину, та підвищені масо-габаритні показники пристрою: маса 350 кг, габаритні розміри 1160×732×1670 мм при об'ємі робочої камери 60 л. Підвищені питомі енергетичні витрати, потреба у трифазній мережі змінного струму, а також підвищені маса й габарити відомих технічних рішень перешкоджають їх використанню в середніх ЛПЗ в якості простого й доступного засобу для знезаражування інфікованих відходів на місцях їх утворення. Відомий пристрій мікрохвильового знезаражування інфікованих медичних матеріалів [WO 2005/009494 A1] містить корпус металевої робочої камери з одними або двома двостінними дверцятами, принаймні два ввімкнені протифазно за живленням надвисокочастотні (НВЧ) генератори із зустрічно орієнтованими й ортогонально поляризованими НВЧ-опромінювачами, засіб живлення й охолодження НВЧ-генераторів, засіб керування пристроєм, зовнішній кожух камери та шар теплоізоляції, виконаний на зовнішній поверхні металевого корпуса, на НВЧопромінювачах і у міжстінному просторі дверцят. Маса такого пристрою не перевищує 55 кг, а його габарити становлять 1200×540×560 мм при обсязі робочої камери 150 л. Однак недоліком такого пристрою є те, що в контейнерах після ввімкнення пристрою нижній шар водного розчину, що стік донизу після зволоження матеріалів, завжди прогрівається довше, ніж верхні шари. Прогрів цього шару відбувається довше, коли його температура близька до +4 ºС, і він не всмоктується в зібрані відходи (наприклад скло, пластик, гума), а в повному обсязі накопичується на дні контейнерів. У цьому випадку рівень розчину в контейнері може перевищувати 40 мм, що в 2-3 рази перевищує глибину проникнення мікрохвиль у воду [СВЧэнергетика, том 2, под ред. Э. Окресса, пер. с англ… - "Мир", 1971. - С. 25.]. Крім цього під дією сил гравітації в нижньому шарі накопичується розчин із максимальною щільністю. Цей шар являє собою суцільну зону конвективного застою, що розігрівається мікрохвилями довше, ніж верхні шари розчину. Задачею корисної моделі є скорочення часу нагрівання водного розчину в контейнерах від початкової температури +4 ºС до температури 100 ºС. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої знезаражування інфікованих матеріалів, що містить корпус металевої робочої камери з одними або двома дверцятами, наявні принаймні два НВЧ-генератори, підключені до входів НВЧ-опромінювачів, виходи яких спрямовані в робочу камеру, засіб керування пристроєм, зовнішній кожух камери і шар теплоізоляції, виконаний на зовнішній поверхні металевого корпуса, згідно з корисною моделлю, знизу корпуса робочої камери жорстко закріплені джерела тепла, керувальні входи яких підключені до засобу керування пристроєм. Технічним результатом запропонованої корисної моделі є скорочення часу закипання водного розчину на 6 хвилин при мікрохвильовій обробці двох контейнерів з інфікованими матеріалами, зволоженими водним розчином із початковою температурою +4 ºС. Не очевидним технічним ефектом запропонованого способу є те, що короткочасний підігрів знизу днищ контейнерів до температури 60 ºС на самому початку їх мікрохвильового опромінення помітно скорочує час нагрівання водного розчину в контейнерах від початкової температури +4 ºС до температури 100 ºС. На кресленні схематично представлений пристрій за даною корисною моделлю. 1 UA 92025 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Пристрій містить корпус (1) робочої камери (2) із дверцятами (на кресленні не показані), два НВЧ-генератори (3), підключені до входів НВЧ-опромінювачів (4), виходи яких спрямовані в робочу камеру (2), засіб керування пристроєм (на кресленні не показаний), зовнішній кожух і шар теплоізоляції (5), виконаний на зовнішній поверхні корпуса (1), контейнери (6). Знизу корпуса (1) камери (2) закріплені джерела тепла (7) - кожне джерело тепла встановлене й жорстко закріплене проти дна відповідного контейнера. Пристрій працює в такий спосіб. При відкриванні дверцят робочої камери (2) засіб керування пристроєм вмикає джерела тепла (7). У робочу камеру (2) завантажують контейнери (6) зі зволоженими інфікованими матеріалами (на кресленні не показані) і закривають дверцята камери (2). За час завантажування контейнерів (6) джерела тепла (7) починають нагріватися. Після закривання дверцят засіб керування вмикає НВЧ-генератори (3), мікрохвильова енергія яких надходить у робочу камеру (2). На шар розчину (на кресленні не показаний) у контейнерах (6) починають впливати два вертикальні градієнти тепла - перший, мікрохвильового походження, спрямований згори донизу, другий, термічного походження, спрямований знизу догори. Завдяки виникненню в розчині другого градієнта тепла, спрямованого знизу нагору, щільність тонкого придонного шару розчину знижується, цей шар повільно починає підніматися нагору, назустріч теплу, направленому донизу. Далі процес розігрівання швидко наростає, і придонна область конвективного застою починає рухатися за температури днищ 60 ºС - у цей момент пристрій керування вимикає джерела тепла (7). Далі знезаражування матеріалів відбувається тільки шляхом їх мікрохвильового опромінення. Після спливу технологічного часу, як правило, це 25-35 хвилин після закипання водного розчину (залежно від кількості розчину та його початкової температури), пристрій керування вимикає мікрохвильове опромінення контейнерів. На цьому цикл знезаражування інфікованих матеріалів закінчується. Температура днищ 60 ºС досягається через 8-12 хвилин, залежно від маси завантажених матеріалів, температури й маси зволожувача в контейнерах. Отже, введення до складу пристрою додаткових джерел тепла (7), що працюють короткочасно на самому початку мікрохвильового нагрівання матеріалів, вигідно відрізняє дане технічне рішення від прототипу й дозволяє істотно скоротити час нагрівання водного розчину в контейнерах від початкової температури +4 ºС до температури 100 ºС. Для технічної перевірки даного рішення був виготовлений макет робочої камери з параметрами: внутрішні розміри робочої камери, мм 800×450×410 об'єм робочої камери, л 147 кількість розташовуваних у камері контейнерів, шт. 2 обсяг одного контейнера, л 37 кількість НВЧ - генераторів, шт. 2 коефіцієнт стоячої хвилі входу НВЧвипромінювачів 1,58. Матеріал камери - листова нержавіюча сталь товщиною 1 мм. Положення випромінювачів відповідає кресленню. Знизу корпуса встановлені два термоелектричні нагрівачі закритого типу, що застосовуються в побутових електричних кухонних плитах. У макеті застосовані 2 магнетрони типу 2М214 корейські фірми LG. Робоча частота магнетронів 2450±50 Мгц, мікрохвильова потужність 800-850 Вт. Для визначення припустимих параметрів джерел тепла в експерименті були передбачені вимірювання струму та регулювання напруги первинної мережі, що живить джерела тепла. Температура дна камери під полімерними контейнерами вимірювалася термопарами, встановленими із зовнішньої сторони корпуса камери. Момент закипання водного розчину визначався дистанційно за показниками цифрового інфрачервоного термометра, промінь якого через позамежний невипромінювальний отвір у стінці корпуса камери направлявся на бічні поверхні контейнерів у районі їх дна. Приклад 1. Був приготовлений водний розчин рідкого мила, у співвідношенні 15 мл мила на 1 літр води з температурою +4 ºС. У кожний контейнер залили по 2,3 л водного розчину, що відповідає максимальній масі інфікованих матеріалів на один контейнер. Висота розчину від дна контейнера становить 42 мм. Після цього контейнери щільно закрили кришками та встановили в робочу камеру, як це показано на кресленні. Увімкнули мікрохвильовий прогрів без ввімкнення нижніх підігрівачів. Розчин закипів через 26 хвилин. 2 UA 92025 U 5 10 15 Приклад 2. Повторили експеримент зі знову залитим холодним розчином у такій самій кількості й підігрівачами, ввімкненими на 10 с раніше ввімкнення магнетронів. Розчин закипів через 20 хвилин, а підігрівачі були ввімкнені протягом 12 хвилин. При цьому температура зовнішніх частин пристрою в районі розміщення підігрівачів була значно нижче 55 °C, що допускається стандартом безпеки. Споживана потужність кожного нагрівача становить 120 Вт, а додатково спожита електрична енергія W за один цикл роботи становить: -4 W=2Pt=2120720=172800 Дж=1728002,7810 Втгод.=48 Втгод.=0,048 кВтгод., де: P - потужність одного нагрівача, 120 Вт; t - тривалість роботи нагрівачів, 720 с. Проведені експерименти показали, що введення короткочасного підігріву днищ контейнерів до 60 ºС на самому початку їх мікрохвильового опромінення дозволяє прискорити час закипання водного розчину в контейнерах на 6 хвилин за початкової температури зволожувача +4 ºС та його максимально припустимої маси в контейнерах. Підігрівачі на задану потужність можуть бути виконані, зокрема на базі термоелектричних нагрівачів закритого типу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Пристрій знезаражування інфікованих матеріалів, що містить корпус металевої робочої камери з однією або двома дверцятами, принаймні два НВЧ-генератори, підключені до входів НВЧопромінювачів, виходи яких спрямовані в робочу камеру, засіб керування пристроєм, зовнішній кожух камери і шар теплоізоляції, виконаний на зовнішній поверхні металевого корпуса, який відрізняється тим, що знизу корпуса робочої камери жорстко закріплені джерела тепла, керувальні входи яких підключені до засобу керування пристрою. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3