Многофункциональный озоновый стерилизатор
MULTIFUNCTIONAL OZONE STERILIZER

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к медицинским аппаратам, применяемым для отмывки, обеззараживания и стерилизации медицинских инструментов и изделий, в том числе и сложной формы имеющих полузакрытые полости.
Существует множество систем стерилизации и предстерилизационной подготовки медицинских имплантов и инструментария основанных на физических и химических методах. Основной целью ставится достижение полной стерильности поверхности инструментария и камеры обработки от вегетативных форм грамм положительных и грамм отрицательных микроорганизмов, их споровых форм, а также вирусов.
В наиболее ранних видах стерилизационных устройств применяют принцип температурной обработки. Примером могут служить сухожаровые шкафы, например, стерилизатор СТ-ИК «РЭЛМА-3С» или стерилизатор портативный СТ-ИК-МАИ, которые возможно использовать в хирургической и стоматологической практике. Главным недостатком этих стерилизационных устройств является отрицательное воздействие на металлические, пластиковые и хлопчато-бумажные изделия, что приводит к их раннему выходу из эксплуатации с ранним снижением технических и внешних характеристик самих стерилизаторов.
Вторые по распространенности - паростерилизационные камеры, как пример - аппарат с вакуумной сушкой IcanClave STE-8. Аппараты работают с повышенным давлением, и как показала практика они достаточно эффективные и экономичные. Отрицательные же свойства аппаратов - небезопасность работы персонала, необходимость применения специализированных устройств хранения, жесткие требования к технологическому процессу, сохранение высокой влажности в контейнере с инструментарием, что может приводить к коррозии инструментария, сохранение относительно высоких рабочих температур, что в итоге ведет к повышенному разрушению пластиковых изделий и изменению кристаллической решетки металлических инструментов.
Известно оборудование для ультразвуковой обработки медицинского инструментария, как пример группа ультразвуковых ванн "сапфир" разной емкости и мощности. Однако стерилизация инструментария в таких устройствах из-за особенностей конструкции - открытого контура для нужд хирургии и стоматологии невозможна, но возможна предстерилизационная подготовка, как этап очистки от видимых и скрытых загрязнений.
Известно устройство ультразвуковой очистки (2184625 RU), которое может быть использовано для очистки медицинских инструментов. Устройство содержит ванну с жидкой средой и размещенным в ней контейнером для очищаемых предметов, в крышку которого встроен ультразвуковой пьезоизлучатель, соединенный с металлической излучающей пластиной, контактирующей с жидкой средой и задающий генератор с блоками управления и контроля за уровнем рабочей жидкости в ванной. Возможно использовать устройство для предстерилизационной подготовки.
Однако устройство не обеспечивает качественную очистку медицинского инструментария сложной конструкции и медицинских имплантов, отсутствует система контроля качества очистки.
Известны комбинированные системы инфракрасной или ультрафиолетовой стерилизации инструментария с применением аэрозолей антисептиков, например устройство для дезинфекции и стерилизации предметов (2296585 RU). Устройство содержит камеру с внутренней поверхностью, отражающей ультрафиолетовое излучение, с размещенными внутри камеры импульсными ультрафиолетовыми лампами, которые помещены в кварцевые трубки и расположены рядами не менее двух ламп в каждом, сетчатые лотки для обрабатываемых объектов, блок электропитания, соединенный высоковольтными проводниками с импульсными ультрафиолетовыми лампами, блок автоматики и управления, выполненный с возможностью установки времени следования высоковольтных импульсов из блока электропитания, устройство распыления антисептического вещества.
Недостатками таких приборов служит невозможность очистки скрытых загрязнений, расход дорогостоящего антисептика и отсутствие обработки поверхности, находящейся непосредственно на лотке стерилизационной камеры.
Известны устройства стерилизации этиленоксидом и формальдегидом, (2538681 RU) в которых применяется газовая среда антисептического препарата, основным недостатком является загрязнение токсичными парами антисептика инструментария, что исключает возможность применения данной методики в стерилизации медицинских имплантов.
Известна установка для стерилизации медицинских и лабораторных инструментов (2242995 RU), разработки ООО «Система-Сервис» (г. Калининград), обеспечивающая стерилизацию озоно-воздушной смесью. Недостатками устройства является усложненная конструкция стерилизационной камеры и отсутствие контроля качества стерилизации.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является многофункциональный портативный озоновый стерилизатор разработки ООО «Орион-Си» (г. Москва), патент RU 2183469, принятый за прототип. Стерилизатор содержит генератор озона, стерилизационную камеру с запорными устройствами, дезактиватор озона, быстроразъемные шланги для соединения генератора и стерилизационной камеры. Достоинством прототипа является наличие возможности проведения стерилизации медицинских инструментов и изделий в минимально возможные временные сроки с минимальной стоимостью.
Недостатками известного устройства являются:
- отсутствие возможности контроля качества процесса стерилизации;
- отсутствие возможности отмывки трудно смываемых загрязнений;
- необходимость ручной обработки поверхностей перед стерилизацией;
- отсутствие возможности установки времени процесса стерилизации, индикации оставшегося времени и автоматического отключения по истечению времени;
- отсутствие возможности дистанционного открытия стерилизатора («без рук») для предотвращения загрязнения и сохранения стерильности.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание простого в исполнении многофункционального озонового стерилизатора, который обеспечивает стерилизацию медицинского инструментария и имплантов в жидкой и газообразной среде с автоматическим контролем качества стерилизации, а так же, при необходимости - дополнительную отмывку трудно смываемых загрязнений с использованием ультразвука и хранение медицинского инструментария и имплантов до востребования.
Техническим результатом от реализации заявляемого технического решения является повышение качества стерилизации за счет автоматического контроля длительности времени процесса стерилизации, контроля количественных показателей процесса стерилизации: концентрации озона в воздухе и значения окислительно-восстановительного потенциала рабочего раствора, а так же возможности предстерилизационной очистки и использования автоматического открытия стерилизационной камеры.
Технический результат достигается за счет того, что многофункциональный озоновый стерилизатор, содержащий стерилизационную камеру, блок источников питания, блок коммутации и управления, блок озонаторов, блок насосов циркуляции воздуха, блок деструкторов озона, дополнительно снабжен блоком ультразвуковых излучателей, блоком жидкостных насосов, блоком жидкостных емкостей, блоком жидкостных фильтров, блоком датчиков уровней жидкости, блоком электродов для измерения окислительно-восстановительного потенциала, блоком датчиков концентрации озона, блоком датчиков-замков стерилизационной камеры, которая включает инфракрасные датчики и подъемники крышки стерилизационной камеры, при этом блок коммутации и управления имеет дисплей и встроенный микроконтроллер с программой управлениям блок насосов циркуляции воздуха снабжен нагревателями воздуха с датчиками температуры воздуха.
Снабжение многофункционального стерилизатора дополнительными блоками позволяет осуществлять стерилизацию медицинского инструментария и имплантов, в газовой и жидкой среде, а так же предстерилизационную отмывку сильно загрязненных изделий при автоматическом контроле установленного режима работы, что повышает качество стерилизации, кроме того возможно осуществлять сушку и хранение отмытых и простерилизованных медицинских инструментов и имплантов.
Установка блока жидкостных насосов позволяет наполнять стерилизационную камеру физраствором из блока жидкостных емкостей со стерильным физраствором и откачивать физраствор по завершению стерилизации через блок жидкостных фильтров в блок жидкостных емкостей. Установка блока жидкостных емкостей позволяет хранить и собирать физраствор, используемый в процессе отмывки и стерилизации. Установка блока жидкостных фильтров обеспечивает фильтрацию физраствора по завершению процесса отмывки и стерилизации. Установка блока ультразвуковых излучателей позволяет создать кавитацию в физрастворе, что обеспечивает отмывку трудносмываемых загрязнений медицинских инструментов и имплантатов. Установка блоков электродов для измерения окислительно-восстановительного потенциала позволяет контролировать величину потенциала в физрастворе при пропускании обогащенного озоном воздуха через физраствор в режиме отмывки и стерилизации с целью поддержания заданного уровня потенциала.
Установка блоков датчиков концентрации озона позволяет контролировать величину концентрации озона в воздухе в режиме стерилизации с целью поддержания заданного уровня концентрации озона. Установка блока датчиков-замков позволяет проверить правильность закрытия стерилизационной камеры, заблокировать ее открытие на время проведения стерилизации или отмывки со стерилизацией, установка инфракрасных датчиков и подъемников крышки стерилизационной камеры позволяет дистанционно «без рук» открывать и закрывать крышку стерилизатора. Установка дополнительно дисплея и микроконтроллера в блок коммутации и управления позволяет обеспечить выбор рабочих режимов и управление согласно программе с индикацией оставшегося времени процесса стерилизации и измеряемых параметров. Установка дополнительно нагревателей воздуха с датчиками температуры воздуха в блок насосов циркуляции воздуха позволяют обеспечить требуемый температурный режим для сушки отмытых и простерилизованных медицинских инструментов и изделий.
Эффективность озонирования физиологического раствора подтверждена экспериментальными исследованиями, проведенными в ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава России (Экспериментальное обоснование применения озонированного физиологического раствора при хирургическом лечении хронического гематогенного остеомиелита / Доценко И.А., Чертков А.К., Скорняков С.Н., Новиков Б.И., Голубева Л.А., Остеопороз и остеопатии, 2016, №№3. С. 8-11 / https://elibrary.ru/query_results.asp).
Таким образом, предлагаемый многофункциональный озоновый стерилизатор прост в исполнении, позволяет работать в нескольких режимах с автоматическим контролем за процессом стерилизации, что повышает качество стерилизации медицинского инструмента и имплантатов.
На Фиг. 1 представлена блок-схема электрических соединений многофункционального озонового стерилизатора.
На Фиг. 2 представлена комбинированная блок-схема соединений многофункционального озонового стерилизатора.
Многофункциональный озоновый стерилизатор в соответствии с блок-схемой электрических соединений (Фиг. 1)содержит блок источников питания 1, блок коммутации и управления 2, блок ультразвуковых излучателей 3, блок жидкостных насосов 4, блок датчиков уровней жидкости 5, блок озонаторов 6, блок насосов циркуляции воздуха 7, блок электродов для измерения окислительно-восстановительного потенциала 8, блок датчиков концентрации озона 9, блок датчиков-замков стерилизационной камеры 10.
Выход питания блока источников питания 1 соединен с входом питания блока коммутации и управления 2. Выходы питания блока коммутации и управления 2 соединены с входом питания блока ультразвуковых излучателей 3, блока жидкостных насосов 4, блока озонаторов 6, блока насосов циркуляции воздуха 7, блока датчиков концентрации озона 9, блока замков-датчиков стерилизационной камеры 10. Выход данных блоков датчиков уровней жидкости 5, насосов циркуляции воздуха 7, электродов для измерения окислительно-восстановительного потенциала 8, датчиков концентрации озона 9, замков-датчиков стерилизационной камеры 10 соединены с входами данных блока коммутации и контроля 2. При этом в блоке коммутации и контроля 2 дополнительно установлены дисплей и микроконтроллер с программой, в блоке насосов циркуляции воздуха 6 дополнительно установлены нагреватели воздуха и датчики измерения температуры воздуха.
Для работы в газовой среде (Фиг. 2): входы блока насосов циркуляции воздуха 7 соединены с внешним забором воздуха (или подачи кислорода) и выходом стерилизационной камеры 11, выходы блока насосов циркуляции воздуха 7 соединены с входом блока озонаторов 6 и входом блока деструкторов озона 14. Выход блока деструкторов озона 14 соединен с внешним отводом воздуха. Выход блока озонаторов 6 соединен с входом камеры стерилизации 11.
Для работы в жидкой среде (Фиг. 2): блок жидкостных насосов 4 соединен входами с выходом блока жидкостных емкостей 12 и выходом камеры стерилизации 11, блок жидкостных насосов 4 соединен выходами с входом камеры стерилизации 11 и с входом блока жидкостных фильтров 13. Выход блока жидкостных фильтров 13 соединен с входом блока жидкостных емкостей 12.
Техническая реализация заявленного технического решения осуществляется с использованием готовых устройств (например):
1) блок источников питания 1 - компьютерный блок питания формата АТХ;
2) блок коммутации и управления 2 - модуль микроконтроллеров ArduinoProMini и дисплей WinstarWH1604;
3) блок ультразвуковых излучателей 3 - ультразвуковой динамик KS-3840A;
4) блок жидкостных насосов 4 - насос омывателя ВАЗ-2110;
5) блок датчиков уровней жидкости 5 - поплавковый переключатель MCPLS-020-A-3;
6) блок озонаторов 6 - озонатор воздуха «Гроза» ТУ 4591-001-95477302-2009;
7) блок насосов циркуляции воздуха 7 - компрессор ResunAir 3000;
8) блок электродов для измерения окислительно-восстановительного потенциала 8 - универсальный ОВП электрод GR 105 фирмы Greisinger;
9) блок датчиков концентрации озона 9 - AhlbornozonemeasuringtransducerFYA600 О3;
10) блок замков-датчиков стерилизационной камеры 10 - устройство блокировки люка стиральной машины;
11) стерилизационная камера 11 - стерилизационная камера цилиндрическая 40 л. Орион;
12) блок жидкостных емкостей 12 - герметичная емкость из нержавеющей стали емкостью 60 л.;
13) блок жидкостных фильтров 13 - Гейзер Тайфун 20ВВ;
14) блок деструкторов озона 14 - деструктор озона DOZ-40.
Многофункциональный озоновый стерилизатор работает в нескольких режимах: стерилизация в газовой среде, стерилизация в жидкой среде, стерилизация с пользовательскими настройками. Необходимый режим работы выбирают в зависимости от требуемого результата. Перед выбором режима в стерилизационную камеру загружают медицинский инструмент или имплантаты.
1. Стерилизация в газовой среде.
После размещения медицинского инструмента или имплантов в стерилизационной камере 11, подают питание на блок источников питания 1, после чего включают блок коммутации и управления 2. С помощью его элементов управления выбирают режим «Стерилизация в газовой среде» и устанавливают параметры режима: время продолжительности процесса, концентрацию озона, температуру газовой среды, воздух или чистый кислород. После старта режима, блок коммутации и управления 2 начинает обратный отсчет времени, проверяет закрытость замков блока замков-датчиков стерилизационной камеры 10 и блокирует возможность открытия, включает питание блока насосов циркуляции воздуха 7, в случае работы на воздухе цикл начинается с замкнутой циркуляции, в случае работы с кислородом цикл начинается с подачи кислорода из внешнего источника по времени достаточном для заполнения стерилизационной камеры 11. Затем подает питание на нагреватели воздуха блока насосов циркуляции воздуха 7, по данным получаемым из этого блока от датчиков температуры осуществляет подачу питания на нагреватели воздуха до достижения заданной температуры и далее для поддержания заданной температуры. После этого блок коммутации и управления 2 включает блок озонаторов 6, по данным от блока датчиков концентрации озона 9. При превышении концентрации озона переключает выход стерилизационной камеры 11 на блок регенерации озона 14 и вывод воздуха вне аппарата, а вход стерилизационной камеры 11 на наполнение воздухом или кислородом снаружи аппарата. По истечению времени процесса блок коммутации и управления 2 отключает блок озонаторов 6, блок насосов циркуляции воздуха 7, блок датчиков концентрации озона 9, разблокирует замки в блоке замков-датчиков стерилизационной камеры 10, при этом медицинский инструмент или имплантат остается в стерильной газовой среде до востребования. Стерилизатор при этом поддерживает заданную концентрацию озона в воздухе в автоматическом режиме. 2. Стерилизация в жидкой среде.
Перед работой в данном режиме и с определенной периодичностью в блок жидкостных емкостей 12 заливают стерильный физраствор, меняют фильтры в блоке жидкостных фильтров 13. Медицинский инструмент или имплантат помещают в стерилизационную камеру 11, подают питание на блок источников питания 1, после чего включается блок коммутации и управления 2, с помощью его элементов управления выбирают режим «Стерилизация в жидкой среде», и выбирают параметры режима: время продолжительности отмывки и стерилизации, время продолжительности сушки, значение окислительно-восстановительного потенциала, температуру газовой среды, температуру газовой среды после отмывки, воздух или чистый кислород. После старта режима, блок коммутации и управления 2 начинает обратный отсчет времени, проверяет закрытость замков блока замков-датчиков 10 стерилизационной камеры и блокирует возможность открытия, подает питание на блок жидкостных насосов 4, заполняет стерилизационную камеру 11 по данным блока датчиков уровней жидкости 5, подает питание на блок ультразвуковых излучателей 3. Далее блок коммутации и управления 2 включает питание блока насосов циркуляции воздуха 7, в случае работы на воздухе цикл начинается с замкнутой циркуляции, в случае работы с кислородом цикл начинается с подачи кислорода из внешнего источника по времени достаточном для заполнения стерилизационной камеры 11. Далее подает питание на нагреватели воздуха блока насосов циркуляции воздуха 7, по данным получаемым из этого блока от датчиков температуры осуществляет подачу питания на нагреватели воздуха до достижения заданной температуры и далее для поддержания заданной температуры. После блок коммутации и управления 2 включает блок озонаторов 6, по данным от блока электродов для измерения окислительно-восстановительного потенциала 8 при превышении определенного значения переключает выход стерилизационной камеры 11 на блок регенерации озона 14 и вывод воздуха вне аппарата, а вход стерилизационной камеры 11 на наполнение воздухом или кислородом снаружи аппарата. По истечению времени процесса отмывки и стерилизации блок коммутации и управления 2 отключает питание блока ультразвуковых излучателей 3, блока электродов для измерения окислительно-восстановительного-потенциала 8, подает питание на блок жидкостных насосов 4, откачивает физраствор через блок жидкостных фильтров 13 в блок жидкостных емкостей 12. Далее блоккоммутации и управления 2 осуществляет циркуляцию воздуха до завершения процесса сушки, отключает питание всех задействованных блоков, после инструмент остается в стерильной газовой среде до востребования. Стерилизатор далее поддерживает заданную концентрацию озона в воздухе в автоматическом режиме.
3. Стерилизация с пользовательскими настройками.
Позволяет устанавливать режимы работы всех блоков по требованию пользователя.
Пример 1.Пользователю требуется режим глубокой предварительной отмывки. Устанавливают режим работы: «Пользовательский режим работа», работа в жидкой среде и выбирают параметры режима: время продолжительности отмывки, время продолжительности сушки, температуру газовой среды, температуру газовой среды после отмывки, режим работы с использованием воздуха, максимальную мощность ультразвуковых излучателей. Значение окислительно-восстановительного потенциала устанавливают не контролируемым, генерацию озона не включают.
Вся работа осуществляется в соответствии с режимом стерилизация в жидкой среде, но не контролируется параметр окислительно-восстановительного потенциала и генерация озона не происходит.
Пример 2. Пользователю требуется режим сушки медицинских инструментов. Устанавливают режим работы: «Пользовательский режим работа», работа в газовой среде и выбирают параметры режима: время продолжительности сушки, температуру газовой среды, режим работы с использованием воздуха. Значение концентрации озона устанавливают не контролируемым, генерацию озона не включают, не включают и ультразвуковые излучатели.
Вся работа осуществляется в соответствии с режимом стерилизация в газовой среде, но не контролируется параметр концентрации озона и генерация озона не происходит.
Открытие стерилизационной камеры во всех режимах осуществляют дистанционно «без рук».
Таким образом, многофункциональный озоновый стерилизатор по заявленному техническому решению позволяет осуществлять автоматическую стерилизацию медицинского инструмента и имплантатов в газовой и жидкой среде с автоматическим контролем за длительностью времени процесса стерилизации и показателями концентрации озона в воздухе и окислительно-восстановительного потенциала в физрастворе, а так же дополнительно осуществлять стерилизацию в режиме пользовательских настроек (предварительное глубокое очищение, сушка и др.), что обеспечивает повышение качества стерилизации медицинского инструмента и имплантатов.