Спосіб знезаражування інфікованих матеріалів

Реферат: Спосіб знезаражування інфікованих матеріалі включає збір в полімерні контейнери багаторазового використання інфікованих матеріалів, зволожені рідким розчином сенсибілізатора. Контейнери щільно закривають кришками й поміщають у робочу камеру, періодично опромінюють у камері мікрохвильовою енергією. В паузах між опроміненням здійснюють ізотермічну витримку відходів. Після останньої ізотермічної витримки контейнери з матеріалами витягають із камери, дістають знезаражені матеріали з контейнерів і видаляють за межі ЛПЗ як звичайне побутове сміття. На самому початку мікрохвильового опромінення короткочасно підігрівають дно кожного контейнера. Підігрів припиняють при досягненні температури днищ 60 ºС. UA 92026 U (12) UA 92026 U UA 92026 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 аналог - спосіб обробки медичних відходів на основі мікрохвильової технології, що застосовується для дезінфекції та стерилізації медичних відходів до їх видалення за межі ЛПЗ [Система MediSter для збору й дезінфекції медичних відходів. http://www.meteka.com/index_en.php]. Відповідно до аналога, зібрані відходи закладають у полімерний контейнер багаторазового використання. Контейнер закривають кришкою із центральним отвором, розташовують контейнер на підставці в мікрохвильовій камері й камеру закривають, на отвір у кришці зверху опускають насадку. Через насадку в контейнер автоматично вводять дезінфектант і воду. Потім підставку з контейнером обертають навколо власної вертикальної осі й піддають мікрохвильовому впливу. Оброблений у такий спосіб контейнер з відходами виймають із мікрохвильової камери, дістають відходи з контейнера та видаляють за межі ЛПЗ як звичайне побутове сміття. Недоліком даного способу є те, що для повного знезараження відходів потрібні підвищені питомі енергетичні витрати 0,5 кВтгод/кг та підключення до водопровідної магістралі для забору води. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є спосіб знезаражування інфікованих матеріалів за допомогою мікрохвиль [WO 2005/009494 A1]. Відповідно до найближчого аналога, інфіковані матеріали, зібрані в полімерні контейнери багаторазового використання, зволожують рідким розчином сенсибілізатора, потім контейнери щільно закривають кришками й поміщають у робочу камеру, періодично опромінюють у камері мікрохвильовою енергією, а в паузах між опроміненням здійснюють ізотермічну витримку відходів. Після останньої ізотермічної витримки контейнери з матеріалами витягають із камери, дістають знезаражені матеріали з контейнерів і видаляють за межі ЛПЗ як звичайне побутове сміття. Для повного знезараження матеріалів потрібні менші питомі енергетичні витрати 0,2 кВтгод/кг й однофазна мережа 220 В. Недоліком відомого аналога є те, що тривалість нагрівання матеріалів до температури 100 ºС, за якої починається період їх стерилізації, залежить не тільки від кількості водного розчину, що заливається в контейнери, а й від початкової температури цього розчину. Що нижча початкова температура, то більше часу потрібно для закипання розчину. В основу корисної моделі поставлена задача скорочення часу нагрівання водного розчину в контейнерах від початкової температури +4 ºС до температури 100 ºС. Поставлена задача вирішується тим, що створенням способу знезаражування інфікованих матеріалів, за якого інфіковані матеріали, зібрані в полімерні контейнери багаторазового використання, зволожують рідким розчином сенсибілізатора, потім контейнери щільно закривають кришками й поміщають у робочу камеру, періодично опромінюють у камері мікрохвильовою енергією, а в паузах між опроміненням здійснюють ізотермічну витримку відходів. Після останньої ізотермічної витримки контейнери з матеріалами витягають із камери, дістають знезаражені матеріали з контейнерів і видаляють за межі ЛПЗ як звичайне побутове сміття, відповідно до корисної моделі, на самому початку мікрохвильового опромінення короткочасно підігрівають дно кожного контейнера, при цьому підігрів припиняють при досягненні температури днищ 60 ºС. Технічним результатом корисної моделі є скорочення часу закипання водного розчину на 6 хвилин при мікрохвильовій обробці двох контейнерів з інфікованими матеріалами, зволоженими водним розчином з початковою температурою +4 ºС. Корисна модель виконується наступним чином: Першим вмикають підігрів днищ контейнерів, наприклад, шляхом відкривання завантажувальних дверцят, завантажують у робочу камеру контейнери зі зволоженими медичними матеріалами, закривають дверцята, зберігаючи ввімкненим нижній підігрів, і вмикають мікрохвильове опромінювання відходів. Під впливом тепла, що йде знизу, на внутрішній поверхні днищ задовго до кипіння починає виділятися розчинене у воді повітря, створюючи повітряні бульбашки. У вигляді цих же бульбашок випаровується вода з придонного шару розчину. Із підвищенням температури днищ бульбашки дедалі більше насичуються парою, збільшуються в розмірах, відриваються від дна й під дією сили Архімеда піднімаються в нижній шар розчину. Щільність нижнього шару розчину зменшується, і він починає підніматися слідом за бульбашками пари. Назустріч висхідному нижньому шару згори донизу рухається тепло за рахунок наростаючого в часі поглинання 1 UA 92026 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мікрохвильової енергії верхніми шарами розчину. Далі висхідний нижній шар швидко підсилюється синергетичною дією таких залежностей: зменшенням в'язкості водного розчину майже вдвічі вже за 20 ºС, що підвищує швидкість підйому бульбашок пари. [Краткий физико-математический справочник. - А.Г. Аленицын и др.. М.: Наука, 1990. - С. 197]; наростанням температурного коефіцієнта об'ємного розширення нижнього шару в 5,7 разу вже за температури 20-40 ºС [Справочник по элементарной физике. Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. - М.: "Наука", 1982. - С. 70]. Швидкість закипання зростає також тим, що бульбашки пари, що піднімаються догори, не лопаються всередину, піднімаючись у холодні шари, як це має місце при одному нагріванні знизу, а, потрапляючи у верхні шари, що прискорено прогріваються донизу, збільшуються в діаметрі, прискорюються, досягають поверхні розчину й лопаються - пара виходить назовні й починається кипіння середніх і верхніх шарів розчину, яке дуже швидко досягає дна. Через відсутність подальшої потреби у нижньому підігріві його вимикають за температури днищ 60 ºС. Після цього продовжують мікрохвильове опромінення контейнерів протягом часу, передбаченого технологією знезаражування матеріалів, потім вимикають мікрохвильове опромінення, витягають контейнери з мікрохвильової камери, дістають із контейнерів знезаражені матеріали, піддають їх подрібненню та/або пресуванню, потім видаляють за межі ЛПЗ як звичайне побутове сміття. А медичні контейнери багаторазового використання промивають, вистилають полімерними пакетами одноразового використання і знову доправляють до місця збору інфікованих матеріалів. 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. Корисна модель пояснюється кресленням, де схематично представлений пристрій для реалізації корисної моделі. 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 фігурі 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 фігурі 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 фігурі 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: 2 UA 92026 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 внутрішні розміри робочої 800×450 камери, мм ×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 НВЧ-випромінювачів 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 +4ºС. 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. 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 Спосіб знезаражування інфікованих матеріалів, за якого інфіковані матеріали, зібрані в полімерні контейнери багаторазового використання, зволожують рідким розчином сенсибілізатора, потім контейнери щільно закривають кришками й поміщають у робочу камеру, періодично опромінюють у камері мікрохвильовою енергією, а в паузах між опроміненням здійснюють ізотермічну витримку відходів; після останньої ізотермічної витримки контейнери з матеріалами витягають із камери, дістають знезаражені матеріали з контейнерів і видаляють за межі ЛПЗ як звичайне побутове сміття, який відрізняється тим, що на самому початку мікрохвильового опромінення короткочасно підігрівають дно кожного контейнера, при цьому підігрів припиняють при досягненні температури днищ 60 ºС. 3 UA 92026 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4