АВТОКЛАВ ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ
AUTOCLAVE FOR STERILISATION

Изобретение относится к автоклаву для стерилизации вида, описанного во вводной части первого пункта формулы изобретения.
В настоящее время известны автоклавы данного вида для использования в области стоматологии.
В такие автоклавы подается деминерализованная и стерилизованная вода, которая нагревается в вышеупомянутых автоклавах до высоких температур под высоким давлением. Затем вода в состоянии пара направляется в изолированную камеру, в которой размещаются различные предметы, подлежащие стерилизации, в частности, медицинские или стоматологические инструменты.
Пар используется для осуществления цикла стерилизации при определенных, в том числе переменных, значениях температуры и давления, в течение заданного времени, после чего выводится в окружающую среду, возможно, после его охлаждения.
Вышеописанные технические решения имеют ряд существенных недостатков.
В частности, подача стерилизованной и деминерализованной воды затратна и трудоемка для пользователя автоклава.
Кроме того, отвод воды в окружающую среду по окончании цикла стерилизации наносит вред окружающей среде.
Еще один недостаток состоит в том, что производство стерилизованной и деминерализованной воды требует больших затрат энергии.
В связи с этим, техническая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать автоклав для стерилизации, в котором в существенной степени преодолены вышеупомянутые недостатки.
В рамках указанной технической цели, одна из важных задач изобретения заключается в том, чтобы разработать автоклав для стерилизации, обеспечивающий простую и экономичную подачу воды для стерилизации.
Еще одной технической задачей настоящего изобретения является разработка автоклава для стерилизации, простого и безопасного в обслуживании.
Кроме того, не менее важной задачей настоящего изобретения является разработка автоклава для стерилизации, обеспечивающего экономию энергии в процессе получения стерилизованной и деминерализованной воды. Техническая задача и вышеуказанные цели достигнуты в автоклаве для стерилизации, заявленном в п. 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Характеристики и преимущества изобретения раскрываются в приведенном ниже подробном описании предпочтительного варианта осуществления изобретения с использованием прилагаемых чертежей, где:
на Рис. 1 представлено схематическое изображение автоклава для стерилизации, являющегося воплощением изобретения;
на Рис. 2 представлено схематическое изображение части автоклава для стерилизации, являющегося воплощением изобретения.
На вышеупомянутых чертежах номер позиции 1 обозначает автоклав для стерилизации, являющийся воплощением изобретения.
Автоклав содержит стерилизационную камеру 2 и бак для воды 3, содержащий фильтр 30 для очистки воды, гидравлически соединенный со стерилизационной камерой.
Фильтр 30 предназначен для очистки воды, при этом термин «очистка» в настоящей заявке обозначает стерилизацию и/или деминерализацию вышеупомянутой воды, однократно проходящей через фильтрующие слои. Прохождение воды через фильтр обеспечивается перепадом давления между различными отсеками бака 3 вследствие действия гравитационных сил. Фильтр 30 расположен в баке 3 в промежуточном положении по отношению к направлению градиента давления, таким образом, что бак 3 может содержать неочищенную воду в отсеке 3а с высоким потенциалом, предпочтительно расположенном в верхней части бака, и очищенную воду, прошедшую через фильтр 30, в отсеке 3b с низким потенциалом, предпочтительно расположенном в нижней части бака. Отсеки 3а и 3b взаимно изолированы и соединены между собой только фильтром 3а и, возможно, соединительным элементом, описанным ниже.
Бак 3 может также содержать датчики 5 качества отфильтрованной воды, предпочтительно расположенные в отсеке 3b с низким потенциалом и включающие, например, датчик электропроводности, датчик мутности воды, и т.д. Датчики 5 предпочтительно установлены с возможностью извлечения из бака 3 и повторной установки за счет наличия простых, быстроразъемных креплений.
Фильтр 30 предпочтительно соединяется с баком при помощи быстроразъемной муфты и содержит несколько фильтрующих слоев 31.
С точки зрения конструкции, часть фильтра 30 (Рис. 2), предпочтительно имеющая цилиндрическую или призматическую форму, содержится в корпусе 32. Корпус 32 содержит входное отверстие 32а и выходное отверстие 32b, площадь которых предпочтительно меньше, чем общая площадь основания цилиндра, являющегося частью фильтра 30. Входное отверстие 32а и выходное отверстие 32b предпочтительно имеют форму окружности и расположены в центре верхнего и нижнего оснований цилиндра, являющегося частью фильтра 30.
Входное отверстие 32а и выходное отверстие 32b образуют канал, через который вода, предпочтительно под действием силы тяжести, проходит из отсека 3а с высоким потенциалом в отсек 3b с низким потенциалом.
Корпус 32 может, кроме того, быть подразделен на множество отделенных друг от друга отсеков. В этом случае корпус 32 содержит промежуточные основания 32с, соединенные между собой известными в данной сфере техники соединительными элементами, например, резьбовыми соединениями и т.п., а также промежуточные отверстия 32d, аналогичные по типу входному отверстию 32а и выходному отверстию 32b, предназначенные для протекания воды между отсеками 3а и 3b. Такие промежуточные отверстия обеспечивают замедление потока воды, упрощают обслуживание фильтра 30 и обеспечивают возможность вставки фильтрующих слоев 31 меньшего диаметра, учитывая, что вышеупомянутые промежуточные отверстия 32d ограничивают собой конические части меньшего диаметра, чем диаметр корпуса 32 (Рис. 2).
Фильтрующие слои 31 полностью покрывают площадь сечения, перпендикулярного главной оси цилиндрического корпуса 32. Кроме того, учитывая, что в процессе использования главная ось корпуса 32 предпочтительно параллельна направлению градиента потенциала между отсеками 3а и 3b и, таким образом, предпочтительно расположена вертикально, фильтрующие слои расположены в горизонтальной плоскости.
С точки зрения их функции, фильтрующие слои 31 подразделяются на два основных вида: активные слои 33 и распределительные слои 34, обеспечивающие распределение воды.
Каждый из активных слоев 33 предназначен для выполнения функций очистки или деминерализации воды. Может быть предусмотрено различное количество активных слоев 33, предпочтительно от 7 до 13.
В частности, предусмотрен по крайней мере один активный угольный фильтрующий слой 33, предпочтительно от 4 до 8 активных угольных фильтрующих слоев, и по крайней мере один активный угольный фильтрующий слой, импрегнированный серебром. Каждый из данных слоев предпочтительно имеет толщину от 1 мм до нескольких сантиметров. Основная функция таких слоев - очистка воды от хлора и хлорметанов, уничтожение микроорганизмов и предотвращение их размножения, удаление йода и других веществ. Кроме того, активные угольные слои 33 предпочтительно располагаются как в верхней части фильтра 30, так и в нижней части вышеупомянутого фильтра 30. По существу, они предназначены для устранения большинства примесей, изначально присутствующих в воде, а также устранения частиц и примесей, которые могут попасть в воду при прохождении через другие активные слои. Такие слои могут содержать растительный уголь, каталитический уголь или растительный каталитический уголь.
Активные слои 33 также содержат соединения, обладающие окислительно-восстановительными свойствами. Эти соединения удаляют из воды неорганические загрязнения и нейтрализуют pH. Фильтр содержит от одного до трех слоев данного вида, которые также предпочтительно располагаются как в нижней, так и в верхней части фильтра. Соединения, обладающие окислительно-восстановительными свойствами, высвобождают положительные электроны или заряды. За счет такого обмена электронов многие загрязняющие вещества преобразуются в безвредные компоненты, не требующие дальнейшей очистки. Другие виды загрязнений удаляются из потока воды и задерживаются активным слоем 33.
Другие активные слои 33 могут состоять из частиц йода, возможно, импрегнированных смолами, и предназначены для уничтожения микроорганизмов, которые могут содержаться в воде. Такие частицы предпочтительно имеют нечетный атомный номер. Фильтр предпочтительно содержит только один активный слой 33 данного вида.
Кроме того, фильтр предпочтительно содержит активный слой 33, состоящий из анионной смолы, предназначенный для очистки воды от йода и йодидов и поэтому предпочтительно располагающийся ниже слоев, состоящих из частиц йода.
Еще один тип активного слоя 33, предпочтительно присутствующий в фильтре - это слой ионообменной смолы, состоящий из смеси анионных и катионных смол и предназначенный для очистки воды от неорганических и радиоактивных смол. Такой активный слой 33 предпочтительно располагается в нижней части фильтра 30.
Распределительные слои 34 предназначены для замедления или улучшения распределения воды по площади сечения, перпендикулярного оси цилиндрического корпуса.
В частности, распределительный слой 34 первого типа представляет собой перфорированный диск 34а, то есть полимерный диск, имеющий множество отверстий по всей площади. Он размещается в верхней части фильтра 30, на небольшом расстоянии от входного отверстия 32а или рядом с промежуточными отверстиями 32d. Такой слой 33 предназначен для лучшего распределения воды на входе и выходе из автоклава.
Распределительный слой 34 второго типа состоит из слоя бумаги 34b. Бумажный слой 34b намного тоньше, чем другие слои. Это дает возможность оптимального распределения потока воды по площади сечения, перпендикулярного оси корпуса 32 и, таким образом, оптимизации работы активных фильтров 33. Бумажный слой 34b также задерживает более крупные загрязняющие частицы, и, таким образом, частично выполняет функцию активного фильтра. Бумажный слой может быть изготовлен из бумаги любого типа, например, строительного картона, полиамидной фильтровальной бумаги и т.п. Фильтр предпочтительно содержит два бумажных слоя 34, которые предпочтительно непосредственно не соприкасаются ни с одним из активных слоев 33, за исключением последнего активного фильтрующего слоя на дне фильтра 30, ниже которого перераспределение воды, очевидно, не требуется.
Активные слои 33 и распределительные слои 34, таким образом, по существу чередуются вдоль длины фильтра 30, за исключением верхней части вышеупомянутого фильтра, где перфорированный диск 34а и бумажный слой 34b расположены последовательно.
Аналогичный фильтр 30 раскрыт в следующих патентных заявках: US-A-2008/0302714, в частности, на Рис. 4 и 7, и в параграфах с [0039] по [0108], а также в патентных заявках US-A-5635063, US-A-6572769, US-A-7276161, US-A-7413663 Zero Technologies, Inc. Однако такие фильтры, производящиеся с 1990-х годов, предназначены для использования в быту, и специалисты в данной области техники никогда не высказывали предположения, что они могут быть адаптированы, с точки зрения их объема и фильтрующей способности, для использования в автоклавах. Однако заявитель, в результате длительного анализа, давшего неожиданные результаты, установил, что вышеупомянутые фильтры могут быть адаптированы для использования в автоклавах.
Стерилизационная камера 2, как таковая, известна в данной области техники и предназначена для размещения в ней тех или иных предметов, в частности, медицинских или стоматологических инструментов. Она также способна выдерживать высокое давление и высокую внутреннюю температуру. Стерилизационная камера соединена с нагревательным устройством 2а, предназначенным для нагрева воды, которое также, как таковое, известно в данной области техники и предназначено для нагрева под давлением очищенной воды, поступающей из бака 3, в частности, и отсека 3b с низким потенциалом.
Стерилизационная камера 2 может, кроме того, быть соединена с устройствами 2b для отвода высокотемпературного пара, такими, как охладители, фильтры для выброса части пара в окружающую среду и так далее. В частности, могут использоваться охладители, такие как элементы Пельтье, теплообменники и т.п., которые могут быть непосредственно соединены с жидкостью, содержащейся в отсеке 3b, или последовательно соединены с патрубком 46. Такие устройства для охлаждения и отвода пара предпочтительно отделены от камеры 2 вторым клапаном 45, описанным ниже. Устройства для отвода пара в этом случае предназначены для отвода пара, содержащегося в камере 2, а также конденсата, скапливающегося на дне вышеупомянутой камеры 2, предпочтительно с помощью специального насоса и погружной трубы на дне камеры 2.
Автоклав может содержать охладители 2 с, обеспечивающие охлаждение нагретой до высокой температуры жидкости при ее прохождении в бак 3 и, в частности, в отсек 3b с низким потенциалом. Такое решение, возможное для баков больших размеров, может быть реализовано при помощи трубки, соединенной с входным и выходным отверстиями при помощи специальных клапанов, расположенных внутри камеры, и проходящей, предпочтительно посредством змеевика 2d, внутрь бака 3 в отсек 3b с низким потенциалом. Дополнительным преимуществом охладителей 2 с является возможность дегазации воды. Охладители 2с предпочтительно отделены от камеры 2 вторым клапаном 45. В качестве альтернативы змеевику 2d может также использоваться небольшой накопительный бак, оборудованный надлежащими устройствами для его опорожнения, выполняющий также функцию сепаратора пара для вакуумного насоса.
Камера 2 и бак 3 гидравлически соединены при помощи соединительных элементов 4, предпочтительно представляющих собой ряд труб или тому подобных элементов.
Такие соединительные элементы 4 содержат первый соединительный патрубок 40, предназначенный для соединения бака 3, и, в частности, отсека 3b с низким потенциалом, с камерой 2. Вдоль первого соединительного патрубка также предусмотрено первое устройство 41 для подачи жидкости из бака 3 в камеру 2, предпочтительно представляющее собой насос или совокупность элементов, способных использовать гравитационный градиент для вышеупомянутой подачи жидкости. Первый соединительный патрубок 40 также содержит первый клапан 42, предназначенный для прерывания или восстановления подачи воды по первому соединительному патрубку 40 по команде от управляющего устройства.
Соединительные элементы 4 также содержат второй соединительный патрубок 43, предназначенный для соединения камеры 2 с баком 3, в частности, с отсеком 3а с высоким потенциалом. Вдоль второго соединительного патрубка также предусмотрено второе устройство 44 для подачи жидкости из камеры 2 в бак 3, предпочтительно представляющее собой насос. Второй соединительный патрубок 43 также содержит ранее упомянутый второй клапан 45, предназначенный для прерывания или восстановления подачи воды по второму соединительному патрубку 43 по команде от управляющего устройства. Второй соединительный патрубок 43 может быть подсоединен к устройствам 2b для отвода пара.
Согласно другому варианту, устройства 2b могут осуществлять отвод воды без ее возврата в бак 3, таким образом, в этом случае автоклав 1 не содержит второй соединительный патрубок 43.
Наконец, соединительные элементы 4 также предпочтительно содержат третий соединительный патрубок 46, предназначенный для соединения отсека 3b с низким потенциалом бака 3 с отсеком 3а с высоким потенциалом вышеупомянутого бака 3. Вдоль третьего соединительного патрубка предусмотрено третье устройство для подачи жидкости из отсека 3b с низким потенциалом бака 3 к отсеку 3а с высоким потенциалом, предпочтительно представляющее собой насос. Третий соединительный патрубок 46 также содержит третий клапан, предназначенный для прерывания или восстановления подачи воды по третьему соединительному патрубку 46 по команде от управляющего устройства. Вышеупомянутый третий клапан предпочтительно конструктивно связан с первым клапаном 42. В этом случае первый клапан 42 представляет собой трехходовой клапан, обеспечивающий, по крайней мере, возможность соединения отсека 3b с низким потенциалом бака 3 либо с камерой 2, либо с отсеком 3а с высоким потенциалом вышеупомянутого бака 3. Третий соединительный патрубок 46 также может частично совпадать с первым соединительным патрубок 40, как показано на Рис. 1; третье устройство для подачи жидкости также может совпадать с первым устройством 41 для подачи жидкости.
Третий соединительный патрубок 46 обеспечивает возможность рециркуляции воды и предотвращает ухудшение химико-биологических характеристик застойной воды.
Принцип работы автоклава 1, конструкция которого раскрыта выше, состоит в следующем.
Вода подается в отсек 3а с высоким потенциалом бака 3, предпочтительно непосредственно из водопроводного крана или тому подобного источника. Вода проходит через фильтр 30, содержащий различные виды мембран, предпочтительно под действием силы тяжести, и, таким образом, подвергается очистке, то есть деминерализации и стерилизации.
Чистая вода попадает в отсек 3b с низким потенциалом бака 3 и накапливается в этом отсеке. После этого вода проходит по первому соединительному патрубку 40 и при помощи первого устройства 41 для подачи жидкости подается через первый трехходовой клапан 42 в стерилизационную камеру 2.
Если дальнейшая подача воды в камеру 2 не требуется, первый трехходовой клапан 42 соединяет отсек 3b с низким потенциалом бака 3 с отсеком 3а с высоким потенциалом вышеупомянутого бак 3, обеспечивая рециркуляцию воды. Первое устройство для подачи жидкости, кроме того, отрегулировано таким образом, чтобы исключить непрерывную циркуляцию во избежание перегрузки фильтра 30.
Перед попаданием в стерилизационную камеру 2 вода проходит через нагревательное устройство 2b, которое нагревает воду под давлением и подает ее в камеру 2 для выполнения циклов стерилизации находящихся в камере инструментов.
По завершении цикла стерилизации пар выходит из камеры 2, проходит через устройства 2b для отвода пара, охлаждается до температуры ниже 40°С и повторно подается в отсек 3а с высоким потенциалом бака 3 по второму соединительному патрубку 43 и с помощью второго устройства 44 для подачи жидкости и второго клапана 45.
На этом этапе пар также может охлаждаться при помощи охладителей 2с, которые могут быть последовательно или параллельно соединены с другими охладителями и/или различными трубками.
Если показания датчиков 5 свидетельствуют о том, что мутность или электропроводность воды превышает заданные параметры, автоклав подает сигнал о необходимости очистки или замены фильтра.
Автоклав для стерилизации 1 обладает рядом важных преимуществ. В частности, вода подается непосредственно из водопровода, при этом необходимость в заборе воды возникает редко, учитывая, что автоклав 1 предусматривает возможность непрерывной рециркуляции. Это последнее преимущество также снижает степень влияния изобретения на окружающую среду, а также позволяет исключить расходы на получение деминерализованной воды.
Бак 3, содержащий фильтр 30, также может использоваться с автоклавами, уже присутствующими на рынке и использующимися в стоматологической практике, с целью их усовершенствования.