СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ
STERILISATION METHOD AND DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к способу стерилизации объекта под давлением внутри емкости с использованием агента для стерилизации и к устройству для стерилизации с использованием указанного способа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Обычный хорошо известный способ стерилизации такого объекта как медицинский инструмент включает нагрев или прикладывание давления от источника пара высокого давления, сухого жара, электромагнитного излучения, перекиси водорода, газоразрядной плазмы или газа окиси этилена.
[0003] Обычный способ может быть неприменим к объекту, который может быть поврежден нагревом или давлением. Например, пар высокого давления или высокотемпературный сухой жар могут быть неприменимы к некоторым объектам. Также, электромагнитное излучение может быть неприменимо к другим объектам, таким как полый металлический объект или пластмассовый композитный материал. Несмотря на то, что стерилизация газом окиси этилена может быть применима к любому объекту независимо от его материала, требуется значительное время для аэрации с целью устранения токсичности, что снижает эксплуатационную готовность применяемого практически устройства для стерилизации.
[0004] Одним обычным решением, которое может решить указанные проблемы, является способ стерилизации газоразрядной плазмой. Например, в способе используют агент для стерилизации, содержащий перекись водорода, который приводят в контакт с каждым участком поверхности объекта, который был промыт и затем полностью высушен. Одной известной технологией сушки, которая может быть использована при стерилизации газоразрядной плазмой, является помещение объекта в емкость для стерилизации, уменьшение давления во внутренней части емкости с целью испарения остаточной воды на объекте, и затем вакуумирование для выпуска образовавшегося пара в атмосферу и, таким образом, для сушки объекта и внутренней части емкости.
[0005] Например, патентный документ 1 раскрывает способ стерилизации с использованием технологии, в которой давление во внутренней части содержащей объект емкости уменьшено до приблизительно 40-200 Па, что считается наиболее преимущественным для образования плазмы внутри емкости с целью испарения остаточной воды на объекте. Кроме того, в этом процессе испарение остаточной воды на объекте приводит к потере его калорий. Затем объект нагревают при образовании плазмы во внутренней части емкости при пониженном давлении в приблизительно 40-200 Па. Далее нагрев передается из емкости под высокой температурой к объекту через воздух, введенный при восстановлении давления в емкости до атмосферного или квазиатмосферного давления (давления, близкого к атмосферному), что повышает температуру объекта и остаточной воды. Следовательно, процесс уменьшения давления во внутренней части емкости до приблизительно 40-133 Па и, таким образом, испарения остаточной воды на объекте повторяют по меньшей мере дважды.
Документы уровня техники
Патентные документы
[0006] Патентный документ 1: JP 4526649 В2
Непатентные документы
[0007] Непатентный документ 1: Рика Йошида и др., «Пары перекиси водорода в близости от устройств для стерилизации перекисью водорода», Jpn J Environment Infect, том 26, №4; стр. 239-242, 2011.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача настоящего изобретения
[0008] Однако на практике существуют случаи, в которых не полностью сухой объект после предварительной промывки подают в устройство плазменной стерилизации. В этом случае, остаточная вода неблагоприятно блокирует достижение агентом для стерилизации деталей объекта, что может вызвать неполную стерилизацию объекта. Также, агент для стерилизации может быть поглощен остаточной водой, оставшись на объекте, что оказывает негативное влияние на здоровье пациента (непатентный документ 1). С учетом вышесказанного одним из недостатков является удаление остаточного агента для стерилизации, которые должны быть решены практически.
[0009] Другой проблемой, связанной со стерилизацией газоразрядной плазмой, может быть то, что остаточная вода в емкости для стерилизации теряет свои калории вследствие ее испарения, вызванного сушкой объекта, что может привести к неблагоприятному воздействию на сушку объекта посредством кипения при снижении давления.
[0010] Действительно, вышеописанная технология сушки, использованная в обычном способе стерилизации с использованием агента может быть эффективной для объектов с малым количеством остаточной воды и в отсутствии сильно вогнутого участка. Однако для объектов со значительной долей остаточной воды и сильно вогнутыми участками оставшаяся в сильно вогнутых участках вода может быть извлечена из них и выпарена в ходе первого процесса уменьшения давления. Во время этого процесса давление в емкости уменьшают до менее, чем приблизительно 670 Па, более предпочтительно до приблизительно 40-200 Па для выпаривания остаточной воды. Неблагоприятным является то, некоторое количество воды может быть невыпарено, чтобы остаться на объекте даже при давлении, меньшем, чем давление тройной точки воды, т.е. 610 Па. При таком давлении температура остаточной воды ниже ее температуры замерзания, что вызывает превращение воды в лед и может заблокировать остаточную воду в вогнутых участках без возможность выпаривания с оставлением на объекте.
[0011] В вышеописанном способе стерилизации непрерывно уменьшают давление во внутренней части емкости до приблизительно 40-200 Па, что является наиболее предпочтительным для создания плазмы, через тройную точку воды, которая может заморозить остаточную воду, находящуюся в вогнутых участках или на их краях. Таким образом, входящий воздух, который вводят в емкость для восстановления давления в емкости до атмосферного или квазиатмосферного давления, может служить не для нагрева объекта, поскольку он заблокирован замерзшей водой, находящейся в вогнутых участках или на их краях, что в свою очередь приводит к недостаточной сушке объекта.
[0012] Соответственно, основной задачей настоящего изобретения является повышение эффективности контакта агента для стерилизации в процессе стерилизации, в котором давление во внутренней части емкости уменьшено и, таким образом, стерилизация объекта посредством контакта с введенным агентом для стерилизации, и уменьшение или устранение остаточного агента для стерилизации в емкости после процесса стерилизации.
Решение технической задачи
[0013] Первый аспект настоящего изобретения относится к способу стерилизации объекта в емкости с использованием агента для стерилизации, включающему следующие этапы:
(А1) уменьшения давления в емкости до первого давления, равного давлению тройной точки воды или больше него;
(А2) поддержания первого давления в емкости;
(A3) повышения давления в емкости до второго давления, равного атмосферному давлению или близко к нему;
(А4) уменьшения давления в емкости до третьего давления, по существу равного первому давлению или меньше него; и
(А5) введения агента для стерилизации под давлением в емкость.
[0014] Кроме того, способ согласно первому аспекту настоящего изобретения может дополнительно включать этап (А6) определения присутствия остаточной воды в емкости после этапа (А2), при этом этапы (A3), (A1), (А2) и (А6) осуществляют в этом порядке, если на этапе (А6) определено, что остаточная вода присутствует, а этапы (А4) и (А5) осуществляют в этом порядке, если на этапе (А6) определено, что остаточная вода не присутствует.
[0015] В способе согласно первому аспекту настоящего изобретения может быть определено, присутствует ли остаточная вода на этапе (А6) на основании фактического времени, за которое давление в емкости уменьшают до первого давления. Также, этап (А6) может включать сравнение хранимого в запоминающем устройстве эталонного времени и фактического времени, и при этом, если фактическое время равно эталонному времени или меньше него, определяют, что остаточная вода не присутствует.
[0016] Второй аспект настоящего изобретения относится к способу стерилизации объекта в емкости с использованием агента для стерилизации, включающему следующие этапы:
(B1) уменьшения давления в емкости до первого давления, равного давлению тройной точки воды или больше него;
(B2) препятствования операции повышения или уменьшения давления на определенный период времени после того, как давление в емкости уменьшили до первого давления;
(B3) повышения давления в емкости до второго давления, равного атмосферному давлению или близко к нему;
(B4) уменьшения давления в емкости до третьего давления, по существу равного первому давлению или меньше него;
(B5) введения агента для стерилизации под давлением в емкость; и
(B6) определения присутствует ли остаточная вода в емкости после этапа (В2),
при этом этапы (В3), (B1), (В2) и (В6) осуществляют в этом порядке, если на этапе (В6) определено, что остаточная вода присутствует, а этапы (В4) и (B5) осуществляют в этом порядке, если на этапе (Вб) определено, что остаточная вода не присутствует.
[0017] В способе согласно второму аспекту настоящего изобретения может быть определено на этапе (В2), присутствует ли остаточная вода в емкости, на основании скорости повышения давления в единицу времени на этапе (В2).
[0018] В способе согласно второму аспекту настоящего изобретения этап (B6) может включать сравнение хранимой в запоминающем устройстве эталонной скорости повышения давления и фактической скорости повышения давления, и при этом, если фактическая скорость повышения давления равна эталонной скорости повышения давления или меньше нее, определяют, что остаточная вода не присутствует.
[0019] Третий аспект настоящего изобретения относится к устройству для стерилизации объекта в емкости с использованием агента для стерилизации, содержащему:
(С1) регулятор давления, имеющий механизм для уменьшения давления в емкости от атмосферного или квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления, механизм для поддержания предварительно заданного давления и механизм для повышения давления в емкости до атмосферного или квазиатмосферного давления;
(С2) распылитель агента для стерилизации для введения агента для стерилизации под давлением в емкость;
(С3) блок измерения давления для измерения давления в емкости;
(С4) секцию определения для определения присутствия остаточной воды в емкости, в то время как механизм поддержания давления поддерживает давление тройной точки воды или более высокое давление в емкости;
(С5) запоминающее устройство для запоминания эталонного времени, необходимого для уменьшения давления в емкости от атмосферного или квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления;
(С6) блок измерения времени для измерения фактического времени, необходимого для уменьшения давления в емкости от атмосферного или квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления;
(С7) вычислительное устройство для вычисления разницы между временем уменьшения давления в емкости от атмосферного давления до предварительно заданного давления и временем уменьшения давления в емкости от квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления;
(С8) сравнивающее устройство для сравнения хранимого в запоминающем устройстве эталонного времени и фактического времени, измеренного блоком измерения времени;
(С9) блок определения для определения количества остаточной воды в емкости на основании полученного сравнивающим устройством результата.
[0020] Четвертый аспект настоящего изобретения относится к устройству для стерилизации объекта в емкости с использованием агента для стерилизации, содержащему:
(D1) регулятор давления, имеющий механизм для уменьшения давления в емкости от атмосферного или квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления и механизм для повышения давления в емкости до атмосферного или квазиатмосферного давления;
(D2) распылитель агента для стерилизации для введения его под давлением в емкость;
(D3) блок измерения давления для измерения давления в емкости;
(D4) секцию определения для определения присутствия остаточной воды в емкости после истечения определенного периода времени от точки, когда давление в емкости уменьшено до давления тройной точки воды или более высокого давления;
(D5) запоминающее устройство для хранения эталонной скорости повышения давления, используемое, когда регулирование давления остановлено на определенный период времени после уменьшения давления от атмосферного или квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления;
(D6) блок определения скорости повышения давления для определения фактической скорости повышения давления, в то время как регулирование давления остановлено на определенный период времени после уменьшения давления от атмосферного или квазиатмосферного давления до предварительно заданного давления;
(D7) вычислительное устройство для вычисления скорости повышения давления, в то время как регулирование давления остановлено на определенный период времени после уменьшения давления;
(D8) сравнивающее устройство для сравнения хранимой в запоминающем устройстве эталонной скорости повышения давления и фактической скорости повышения давления, измеренной блоком измерения времени;
(D9) блок определения для определения количества остаточной воды в емкости на основании полученного сравнивающим устройством результата.
[0021] Один аспект настоящего изобретения относится к способу стерилизации объекта в емкости с использованием агента для стерилизации, включающему следующие этапы:
- уменьшения давления в емкости до первого давления, равного давлению тройной точки воды или больше него;
- после истечения определенного периода времени, уменьшения давления в емкости до третьего давления, равного давлению тройной точки воды или меньше него; и
- введения агента для стерилизации под давлением в емкость.
[0022] Таким образом, способ согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность эффективного и безусловного отвода остаточной воды, пропитавшей подлежащий стерилизации объект во время предварительной промывки, до введения агента для стерилизации под давлением. Дополнительно, способ обеспечивает возможность отвода остаточной воды пока давление во время процесса уменьшения давления поддерживают равным давлению тройной точки, при котором вода замерзает, или выше него, таким определяя присутствие остаточной воды. Если остаточная вода присутствует, давление в емкости повышают до атмосферного или квазиатмосферного давления, а объект нагревают для отвода остаточной воды. Далее, эти этапы повторяют до тех пор, пока не определят, что на объекте не содержится остаточной воды, давление уменьшают до давления ниже давления тройной точки, при котором вода замерзает, и затем вводят агент для стерилизации под давлением в емкость для стерилизации.
Технические результаты настоящего изобретения
[0023] Согласно первому аспекту настоящего изобретения процесс повышения/уменьшения давления повторяют между атмосферным давлением (или квазиатмосферным давлением) и давлением, равным давлению тройной точки воды или выше него, с целью сушки внутренней поверхности емкости, в которой размещен подлежащий стерилизации объект, период времени, необходимый для осуществления процесса уменьшения давления, используют для определения того, что внутренняя поверхность емкости надлежащим образом высушена, и затем уменьшают давление до давления ниже давления тройной точки, для введения агента для стерилизации под давлением в емкость, таким образом, повышая эффективность контакта агента для стерилизации и уменьшая или устраняя остаточный агент для стерилизации в емкости после процесса стерилизации.
[0024] Эталонное время для уменьшения давления используют для определения того, что внутренняя поверхность емкости надлежащим образом высушена и, таким образом, определения присутствия остаточной воды без проведения полных измерений и/или вычислений в случае использования одинаковых инструментов.
[0025] Согласно второму аспекту настоящего изобретения процесс повышения/уменьшения давления повторяют между атмосферным давлением (или квазиатмосферным давлением) и давлением, равным давлению тройной точки воды или выше него, с целью сушки внутренней поверхности емкости, в которой размещен подлежащий стерилизации объект, измеренную во время процесса повышения давления фактическую скорость повышения давления можно сравнивать с эталонной скоростью для определения того, что внутренняя поверхность емкости надлежащим образом высушена, и затем уменьшают давление до давления ниже давления тройной точки, для введения агента для стерилизации под давлением в емкость, таким образом, повышая эффективность контакта агента для стерилизации и уменьшая или устраняя остаточный агент для стерилизации в емкости после процесса стерилизации.
[0026] Эталонную скорость повышения давления используют для определения того, что внутренняя поверхность емкости надлежащим образом высушена и, таким образом, определения присутствия остаточной воды без проведения полных измерений и/или вычислений в случае использования одинаковых инструментов и в случае независимости от влияния условия работы насоса, используемого для уменьшения давления.
[0027] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения процесс повышения/уменьшения давления повторяют между атмосферным давлением (или квазиатмосферным давлением) и давлением, равным давлению тройной точки воды или выше него, с целью сушки внутренней поверхности емкости, в которой размещен подлежащий стерилизации объект, период времени, необходимый для осуществления процесса уменьшения давления, используют для определения того, что внутренняя поверхность емкости надлежащим образом высушена, и затем уменьшают давление до давления ниже давления тройной точки, для введения агента для стерилизации под давлением в емкость, таким образом, повышая эффективность контакта агента для стерилизации и уменьшая или устраняя остаточный агент для стерилизации в емкости после процесса стерилизации.
[0028] Устройство согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечивает возможность эффективного и безусловного отвода остаточной воды, пропитавшей подлежащий стерилизации объект во время предварительной промывки, до введения агента для стерилизации под давлением. Это обеспечивает выполнение процесса сушки за более короткое время без осуществления какого-либо процесса нагрева или использования нагретого газа, и, таким образом, газ может быть использован для сушки объекта, который может быть поврежден нагревом или давлением, не вызывая каких-либо трудностей. Кроме того, устройство не требует средств притока для обеспечения притока теплого или горячего воздуха в емкость, что позволяет избежать усложнения конструкции и/или увеличения размера устройства для стерилизации во всей его полноте.
[0029] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения процесс повышения/уменьшения давления повторяют между атмосферным давлением (или квазиатмосферным давлением) и давлением, равным давлению тройной точки воды или выше него, с целью сушки внутренней поверхности емкости, в которой размещен подлежащий стерилизации объект, измеренную во время процесса повышения давления фактическую скорость повышения давления можно сравнивать с эталонной скоростью для определения того, что внутренняя поверхность емкости надлежащим образом высушена, и затем уменьшают давление до давления ниже давления тройной точки, для введения агента для стерилизации под давлением в емкость, таким образом, повышая эффективность контакта агента для стерилизации и уменьшая или устраняя остаточный агент для стерилизации в емкости после процесса стерилизации.
[0030] Устройство согласно четвертому аспекту настоящего изобретения обеспечивает возможность эффективного и безусловного отвода остаточной воды, пропитавшей подлежащий стерилизации объект во время предварительной промывки, до введения агента для стерилизации под давлением. Это обеспечивает выполнение процесса сушки за более короткое время без осуществления какого-либо процесса нагрева или использования нагретого газа и, таким образом, газ может быть использован для сушки объекта, который может быть поврежден нагревом или давлением, не вызывая каких-либо трудностей. Кроме того, устройство не требует средств притока для обеспечения притока теплого или горячего воздуха в емкость, что позволяет избежать усложнения конструкции и/или увеличения размера устройства для стерилизации во всей его полноте.
Краткое описание чертежей
[0031] На фиг. 1 схематично показана блок-схема устройства для стерилизации во всей полноте согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана блок-схема управляющего устройства устройства для стерилизации, подробно показанного на фиг. 1.
На фиг. 3А. до 3С показаны алгоритмы, иллюстрирующие способ управления устройством для стерилизации согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 4А до 4С показаны алгоритмы, иллюстрирующие способ управления устройством для стерилизации согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 5 показан график, на котором давление в емкости показано как время в процессе стерилизации согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 6 показан частичный увеличенный вид графика, изображенного на фиг. 5, согласно варианту реализации, когда остаточная вода не обнаружена.
На фиг. 7 показан частичный увеличенный вид графика, изображенного на фиг. 5, согласно варианту реализации, когда остаточная вода обнаружена.
На фиг. 8 показан график следующего этапа, который осуществляют после этапа, показанного на фиг. 7, где определено присутствие остаточной воды.
На фиг. 9 показан график зависимости между давлением в емкости и временем, прошедшим за время протекания процесса уменьшения давления и полученным во время эксперимента, в котором объект, например поддон из нержавеющей стали, был стерилизован согласно процессу стерилизации, описанному в качестве первого варианта реализации настоящего изобретения.
На фиг. 10 показан увеличенный вид графика, показанного на фиг. 9, на котором увеличен диапазон давления вблизи давления тройной точки воды.
На фиг. 11 показан график экспериментально полученного количества остаточной воды в зависимости от кривой давления, на котором способ стерилизации согласно первому варианту реализации применен к объекту, подлежащему стерилизации, при этом объектом выступала удлиненная полая трубка.
На фиг. 12 показан график экспериментально полученного количества остаточной воды в зависимости от кривой давления, на котором способ стерилизации согласно первому варианту реализации применен к объекту, подлежащему стерилизации, без повторения этапов нагрева, при этом объектом выступала удлиненная полая трубка.
На фиг. 13 показан график зависимости между периодом времени и давлением в емкости во время процесса стерилизации согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 14 показан увеличенный вид графика, показанного на фиг. 13, согласно которому остаточная вода не обнаружена.
На фиг. 15 показан увеличенный вид графика, показанного на фиг. 13, согласно которому остаточная вода обнаружена.
На фиг. 16 показан график процесса, следующего за тем, что показан на фиг. 15, в котором определяют присутствие остаточной воды на объекте.
На фиг. 17 показан график экспериментально полученных скоростей повышения давления после уменьшения давления до давления, равного давлению тройной точки воды или больше него, как параметров изменяющегося количества остаточной воды в емкости.
На фиг. 18 показан график кривых давления для эксперимента по определению остаточной воды и ее замерзшего количества и по определению количества остаточного агента для стерилизации на объекте, подлежащем стерилизации.
Подробное описание вариантов реализации изобретения
[0032] Отдельные варианты реализации настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, согласно которым объекты, такие как медицинские инструменты, включающие щипцы, ножницы, зажимы и катетер, и агент для стерилизации стерилизуют с использованием перкислоты такой как перекись водорода и перуксусная кислота. В приведенном ниже описании, терминология направленного действия такая как "верхний", "нижний", "левый", "правый", "передний", "задний" и другая их совместная терминология, "по часовой стрелке" и "против часовой стрелки" использованы для лучшего понимания настоящего изобретения со ссылкой на чертежи и не предназначены для ограничения настоящего изобретения.
[0033] На фиг. 1 схематично показана блок-схема устройства для стерилизации во всей полноте согласно одному варианту реализации настоящего изобретения. Устройство 1 для стерилизации, которое названо просто "устройством" по мере необходимости, предназначено для стерилизации объекта 2 с использованием агента для стерилизации внутри емкости 11 с достаточно уменьшенным давлением. Как показано на фиг. 1, устройство 1 для стерилизации включает систему 6 для подачи агента для стерилизации, систему 10 для стерилизации, систему 15 трубопровода впуска/выпуска для управления входящим воздухом в емкости 11 и выходящим из нее и управляющее устройство 23, которое полностью управляет устройством 1 для стерилизации.
[0034] Система 6 для подачи агента для стерилизации содержит резервуар 7, в котором хранится агент для стерилизации, распылитель 8 агента для стерилизации и электромагнитный клапан 9 введения под давлением агента для стерилизации. Распылитель 8 агента для стерилизации выполнен с возможностью измерения подходящего количества агента для стерилизации для его подачи в емкость 11, после того как в ответ на сигнал управления от управляющего устройства 23 откроется электромагнитный клапан 9.
[0035] Система 10 для стерилизации содержит емкость 11, имеющую установленную в ней внутреннюю коробку 12 для размещения объекта 2 для его стерилизации. Система 10 дополнительно содержит высокочастотный генератор 13, выполненный снаружи емкости 11 для образования плазмы во внутренней части емкости 11, и блок 14 измерения давления для измерения давления в емкости 11. Емкость 11 соединена по текучей среде с системой 6 для подачи агента для стерилизации и системой 15 трубопровода впуска/выпуска.
[0036] Емкость 11 и ее внутренняя коробка 12 выполнены из электропроводящего материала, имеющего конкретную прочность, жесткость и коррозионную стойкость. Емкость 11 и внутренняя коробка 12 электрически изолированы друг от друга. Емкость 11, служащая в качестве внешней коробки, и внутренняя коробка 12 могут быть выполнены из металлической пластины, такой как стальная пластина. Емкость или внешняя коробка 11, сформирована посредством гибки и машинной обработки широко используемой металлической пластины для формирования во внутренней коробке внутренней части, выполненной с возможностью уплотнения с обеспечением непроницаемости для воздуха. Внутренняя коробка 12 сформирована посредством гибки и машинной обработки перфорированной металлической пластины или металлической пластины, имеющей множество отверстий, так что испаренный агент для стерилизации или текучая среда, такая как воздух или газоразрядная плазма, могут свободно перемещаться между внутренней и внешней частью внутренней коробки 12.
[0037] Высокочастотный генератор 13, который служит в качестве генератора плазмы, расположен снаружи емкости 11. Высокочастотный генератор 13 может содержать высокочастотную цепь и высокочастотный источник питания. Высокочастотный генератор 13, который имеет один участок/конец, электрически присоединенный к емкости или внешней коробке 11, и другой участок/конец, электрически присоединенный к внутренней коробке 12 через обычный вакуумный рукав, выполнен таким образом, что при приведении в действие он образует плазму внутри пространства, сформированного между емкостью или внешней коробкой 11 и внутренней коробкой 12.
[0038] Систему 15 трубопровода впуска/выпуска содержит систему 16 трубопровода впуска, через которую атмосферный воздух вводят в емкость 11, и систему 19 трубопровода выпуска, через которую воздух в емкости 11 выводят из нее наружу. Система 16 трубопровода впуска содержит воздушный фильтр 17, который очищает атмосферный воздух, когда он вводится в емкость 11, и электромагнитный клапан 18 введения, который открывается для введения атмосферного воздуха. Система 19 трубопровода выпуска содержит насос 20 вытеснения воздуха, который выкачивает воздух из емкости 11, и электромагнитный клапан 21, который открывается для выведения воздуха.
[0039] Такая конструкция обеспечивает очищение атмосферного воздуха воздушным фильтром 17, расположенным на стороне впуска электромагнитного клапана 18, когда воздух вводится в емкость 11 в ответ на сигнал управления от управляющего устройства 23. Таким же образом, газообразная среда в емкости 11 очищается газовым фильтром 22 выпуска, расположенным на стороне выпуска насоса 20 вытеснения воздуха, когда она выводится в ответ на сигнал управления от управляющего устройства 23.
[0040] Управляющее устройство 23, которое полностью управляет устройством 1 для стерилизации, имеет микрокомпьютер в качестве главного компонента. Управляющее устройство 23 может быть установлено на панели управления (не показана). Как показано на фиг. 1, распылитель 8 агента для стерилизации и электромагнитный клапан 9 в системе 6 подачи агента для стерилизации, высокочастотный генератор 13 и блок 14 измерения давления в системе 10 для стерилизации, электромагнитный клапан 18 для введения атмосферного воздуха, насос 20 вытеснения воздуха и электромагнитный клапан 21 в системе 15 трубопровода впуска/выпуска соединены с управляющим устройством 23 для передачи и приема сигнала, так что они управляются сигналами управления, полученными от управляющего устройства 23. Каждый из электромагнитных клапанов 9, 18 и 21 может быть любым обычным электромагнитным клапаном управления.
[0041] Управляющее устройство 23 будет подробно описано ниже. На фиг. 2 показана блок-схема управляющего устройства 23 устройства 1 для стерилизации, подробно показанного на фиг. 1. В приведенном ниже описании давления и температуры обозначены ссылочными обозначениями, такими как Р101, Т101, проиллюстрированными на фиг. 5-8 и на фиг. 13-16 для лучшего понимания работы.
[0042] Как показано на фиг. 2, управляющее устройство 23 устройства 1 для стерилизации содержит блок/секцию 25 определения остаточной воды, которая определяет существование остаточной воды, блок 26 измерения времени, который измеряет фактическое время Т101, затраченное на уменьшение давления в емкости до предварительно заданного первого давления Р101, запоминающее устройство 27, которое хранит эталонное время T101a, являющееся эталонным значением для уменьшения давления до первого давления Р101, и фактическое время Т101, и сравнивающее устройство 28 времени, которое сравнивает фактическое время Т101 с эталонным временем T101a, хранимым в запоминающем устройстве 27. Блоки с 25 по 28 соединены с управляющим элементом 24 для передачи и приема сигнала.
[0043] Период времени T101a, которое является эталонным временем для уменьшения давления в емкости 11 до первого давления Р101, соответствует периоду времени для уменьшения давления в емкости 11 до первого давления Р101 во время этапа 101а уменьшения давления, описанного ниже, когда остаточная вода на объекте 2 не обнаружена.
[0044] Управляющее устройство 23 содержит блок 29 вычисления времени, который вычисляет разницу во времени при уменьшении давления, хранимую в запоминающем устройстве 27, которая может быть вызвана вследствие изменения первого давления Р101, блок 30 определения скорости повышения давления, который измеряет скорость повышения давления от первого давления Р101, запоминающее устройство 31, которое хранит эталонную скорость повышения давления Rp114a и фактическую скорость Rp114 повышения давления, вычислительное устройство 32, которое вычисляет скорость повышения давления в единицу времени, и сравнивающее устройство 33, которое сравнивает эталонную скорость Rp114a повышения давления с фактической скоростью Rp114 повышения давления. Блоки с 29 по 33 соединены с управляющим элементом 24 для передачи и приема сигнала.
[0045] Как описано ниже, эталонная скорость Rp114a повышения давления является эталонным значением для повышения давления от первого давления Р101. Эталонная скорость Rp114a повышения давления также соответствует скорости повышения давления для повышения давления от первого давления Р101, когда остаточная вода на подлежащем стерилизации объекте 2 не обнаружена.
[0046] Далее будут приведены описания работы выполненного таким образом устройства 1 для стерилизации, и управления им. На фиг. 3А - 3С показаны алгоритмы, иллюстрирующие работу устройства для стерилизации согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3А, перед запуском системы для стерилизации, на этапе 1 подлежащий стерилизации объект 2 размещают во внутренней коробке 12 емкости 11. На этапе 2 насос 20 вытеснения воздуха запускают для уменьшения давления в емкости 11. Далее, на этапе 3 определяют, достигло ли давление в емкости 11 первого давления Р101, равного давлению тройной точки воды или выше него.
[0047] Давление в емкости 11 измеряют блоком 14 измерения давления, а измерение передают на управляющее устройство 23. На основании выходного сигнала из управляющего элемента 24 управляющего устройства 23 насосом 20 вытеснения воздуха и электромагнитным клапаном 21 управляют так, что давление в емкости 11 уменьшается до заданного давления, т.е. первого давления Р101. Если определено, что давление в емкости 11 достигает первого давления Р101, давление в емкости 11 поддерживают на уровне первого давления Р101 на определенный период времени.
[0048] Блок 26 измерения времени измеряет фактическое время Т101, необходимое для того, чтобы давление в емкости достигло первого давления Р101 с момента начала управления снижением давления. Измеренное фактическое время Т101 хранится в запоминающем устройстве 27. Также, насос 20 вытеснения воздуха прекращает действие, а электромагнитный клапан 21 закрывается на определенный период времени. Далее, на этапе 4, как описано выше, насос 20 вытеснения воздуха снова приводят в действие и управляют электромагнитным клапаном 21, так что давление в емкости 11 поддерживается на уровне первого давления Р101 на определенный период времени Т102.
[0049] После истечения времени Т102 на этапе 5 выполняют сравнение между эталонным временем T101a, хранимым в запоминающем устройстве 27, и фактическим временем. Как описано выше, эталонное время T101a является эталонным значением для уменьшения давления в емкости 11 до первого давления Р101 и соответствует периоду времени для уменьшения давления в емкости 11 до первого давления Р101, когда остаточная вода на объекте 2 не обнаружена во время этапа 101а уменьшения давления. Фактическое время Т101 является периодом времени для фактического уменьшения давления в емкости 11 до первого давления Р101.
[0050] Для того, чтобы правильно сравнить фактическое время Т101 и эталонное время T101a в сравнивающем устройстве 28, фактическое время Т101 и эталонное время T101a корректируют с использованием разницы между давлением внутри и снаружи емкости вначале операции уменьшения давления в блоке 29 вычисления времени. Далее, секция 25 определения использует скорректированное время для определения равно ли время Т101 времени T101a или меньше него, т.е. T101≦T101a. Результат используют для определения существования остаточной воды на подлежащем стерилизации объекте 2.
[0051] Если на этапе 5 определено, что остаточная вода не присутствует на объекте 2, насосом 20 вытеснения воздуха и электромагнитным клапаном 21 управляют для уменьшения давления в емкости 11. Если на этапе 7 определено, что давление в емкости 11 уменьшено до третьего давления Р103, которое ниже чем давление тройной точки воды, давление в емкости 11 поддерживают на уровне третьего давления на определенный период времени. После истечения времени на этапе 9 агент для стерилизации вводят под давлением в емкость 11. Условия в емкости 11 поддерживают на определенный период времени, и затем внутри емкости 11 на этапе 10 образуется плазма. Далее, на этапе 11 давление в емкости 11 повышают до второго давления Р102. Далее, на этапе 12 объект 2 удаляют из емкости 11 для окончания этапа стерилизации.
[0052] Если на этапе 5 определено, что Т101 больше чем T101a, т.е. остаточная вода обнаружена на подлежащем стерилизации объекте 2 (этап 5: NO), на этапе 13 давление в емкости 11 повышают до второго давления Р102. На этапе 14 давление в емкости 11 поддерживают на уровне второго давления на определенный период времени. Далее, этапы с 15 по 19 повторяют, что соответствует этапам 2 to 5 соответственно.
[0053] Если на этапе 19 определено, что Т105 равно T101a или меньше него, а именно, остаточная вода не присутствует на объекте 2, на этапе 20 определяют меньше ли число раз повторения этапов с 15 по 19, чем предварительно заданное значение. Если на этапе 20 определено, число повторений меньше, чем предварительно заданное значение, осуществляют этапы с 6 по 12 и затем оканчивают процесс стерилизации. С другой стороны, если на этапе 20 определено, что число повторений больше, чем предварительно заданное значение (если NO), на дисплей (не показан) выводится сообщение об ошибке для выключения системы на этапе 21.
[0054] Далее, будут приведены описания работы устройства для стерилизации и его управления согласно второму варианту реализации настоящего изобретения со ссылкой на алгоритмы, показанные на фиг. 4А - 4С. Как показано на фиг. 4А, перед запуском системы для стерилизации, на этапе 31 подлежащий стерилизации объект 2 размещают во внутренней коробке 12 емкости 11. На этапе 32 насос 20 вытеснения воздуха запускают для уменьшения давления в емкости 11. Далее, на этапе 33 определяют, достигло ли давление в емкости 11 первого давления Р101, равного давлению тройной точки воды или выше него.
[0055] Давление в емкости 11 измеряют блоком 14 измерения давления, а измерение передают на управляющее устройство 23. На основании выходного сигнала из управляющего элемента 24 управляющего устройства 23 насосом 20 вытеснения воздуха и электромагнитным клапаном 21 управляют так, что давление в емкости 11 уменьшается до заданного давления, т.е. первого давления Р101. Если определено, что давление в емкости 11 достигает первого давления Р101, присоединенные к емкости 11 электромагнитные клапаны 9, 18 и 21 закрываются на этапе 34.
[0056] Блок 14 измерения давления продолжает измерять давление внутри емкости, а блок 26 измерения времени приводят в действие для измерения а истекшего периода времени Т102. После того, как первое давление Р101 поддерживают в емкости 11 на определенный период времени Т102 на этапе 35, получают разницу в давлении между первым давлением Р101 и давлением, измеренным после истечения времени Т102, посредством блока 30 определения скорости повышения давления. Разница в давлении и период времени Т102 используют для вычисления фактической скорости повышения давления Rp114 посредством вычислительного устройства 32. Результат вычисления временно хранится в запоминающем устройстве 31. Запоминающее устройство 31 хранит эталонные скорости Rp114a повышения давления.
[0057] На следующем этапе 36 рассчитывают разницу между фактической скоростью Rp114 повышения давления и эталонной скоростью Rp114a повышения давления, каждая из которых хранится в запоминающем устройстве 31, и, основываясь на результате, определяют посредством сравнивающего устройства 33, равна ли фактическая скорость Rp114 повышения давления эталонной скорости Rp114a повышения давления или меньше нее. Как описано выше, эталонную скорость Rp114a повышения давления соответствует скорости повышения давления в операции повышения давления от первого давления Р101, когда остаточная вода не присутствует. Таким образом, существование воды на объекте 2 может быть определено посредством сравнения скоростей Rp114 и Rp114a повышения.
[0058] Если на этапе 36 определено, что фактическая скорость Rp114 повышения давления равна эталонной скорости Rp114a повышения давления или меньше нее, а именно, остаточная вода на объекте 2 не присутствует, насосом 20 вытеснения воздуха и электромагнитным клапаном 21 управляют для уменьшения давления в емкости 11 на этапе 38. Если на этапе 39 определено, что давление в емкости 11 уменьшено до третьего давления Р103, что ниже давления тройной точки воды, управляют давлением в емкости 11 на третьем давлении на определенный период времени. После истечения времени Т102 на этапе 40 агент для стерилизации вводят под давлением в емкость 11. После последующего истечения определенного периода времени, во время которого емкость 11 поддерживают в тех же условиях, в емкости 11 на этапе 41 образуется плазма. Далее, на этапе 42 давление в емкости 11 повышают до второго давления Р102. На следующем этапе 43 объект 2 удаляют из емкости 11 и оканчивают процесс стерилизации.
[0059] Если на этапе 36 определено, что фактическая скорость Rp114 повышения давления больше эталонной скорости Rp114a повышения давления; а именно, остаточная вода присутствует на объекте 2, на этапе 44 давление в емкости 11 повышают до второго давления Р102. Далее, на следующем этапе 45 второе давление в емкости 11 поддерживают на определенный период времени. Далее, этапы с 46 по 50 повторяют, что соответствует этапам с 32 по 36 соответственно.
[0060] Если на этапе 50 определено, что фактическая скорость Rp114 повышения давления равна эталонной скорости Rp114a повышения давления или меньше нее; а именно, остаточная вода на объекте 2 не присутствует, на этапе 51 определяют меньше ли число раз повторения этапов с 46 по 50, чем предварительно заданное значение. Если на этапе 51 определено, что число повторений меньше предварительно заданного значения, осуществляют этапы с 37 по 43 и затем оканчивают процесс стерилизации. С другой стороны, если на этапе 51 определено, что число повторений больше предварительно заданного значения, на дисплей (не показан) выводится сообщение об ошибке для выключения системы на этапе 52.
[0061] Для первого варианта реализации, показанного на фиг. 3А to 3С, зависимость между истекшим временем стерилизации и давлением, согласно которой остаточная вода не присутствует на объекте 2, будет описана со ссылкой на график, показанный на фиг. 5.
В стандартном способе стерилизации, согласно которому подлежащий стерилизации объект сушат с помощью технологии сушки при уменьшении давления, давление в емкости 11 уменьшают посредством насоса 20 вытеснения воздуха, во время чего испаряется остаточная вода, существующая снаружи или внутри объекта 2. Во время испарения остаточная вода теряет свои калории. Этот процесс здесь и далее обозначен как "этап 101".
[0062] Согласно этому варианту реализации, в процессе уменьшения давления на этапе 101 давление уменьшают до первого давления Р101, которое выше чем давление тройной точки воды. Первое давление Р101 равно давлению тройной точки воды или выше него (610 Па), при котором вода превращается в лед. Первое давление Р101 предпочтительно находится в диапазоне между 610 и 2000 Па, более предпочтительно между 670 и 1000 Па. На этапе 101, за которым следует этап 102, первое давление Р101 в емкости 11 поддерживают на период времени Т102. На этом этапе тепло передается от объекта к холодной остаточной воде, нагревая и, таким образом, испаряя остаточную воду. Первое давление Р101 выше, чем давление тройной точки воды, 610 Па, что гарантирует, что остаточная вода не замерзнет во время этапа 102.
[0063] На этапе 102 первое давление Р101 в емкости 11 поддерживают путем управления открытием/закрытием электромагнитного клапана 21, присоединенного к насосу 20 вытеснения воздуха, в ответ на сигнал управления от управляющего устройства 23 и использования давления, измеренного посредством блока 14 измерения давления. В одном варианте реализации период времени Т102 на этапе 102 может быть равен периоду времени, половина количества тепла передается остаточной воде. Когда объектом 2 является фторопластовая трубка (фтор-какчук), имеющая внешний диаметр 4 мм и внутренний диаметр 2 мм, например, период времени Т102 составляет примерно 5 с.Когда объектом 2 является силиконовая трубка, имеющая внешний диаметр 10 мм и внутренний диаметр 5 мм, определенный период времени Т102 составляет примерно 25 с.
[0064] На этапе 103, следующем за этапом 102, электромагнитный клапан 18 открывается для обеспечения возможности притока атмосферного воздуха в емкость 11 через воздушный фильтр 17. В варианте реализации на этапе 103 давление в емкости 11 повышают до второго давления Р102, которое равно атмосферному или квазиатмосферному давлению, которое близко к атмосферному давлению, таким образом, обеспечивая приток атмосферного воздуха в емкость 11, имеющего более высокую температуру, чем воздух газообразной среды в емкости 11. Объект 2 и остаточная вода подвергаются воздействию атмосферного воздуха, что приводит к увеличению их температуры.
[0065] На этапе 104, следующем за этапом 103, второе давление Р102 поддерживают в емкости 11, и тепло от атмосферного воздуха, поступившего на этапе 103, передается объекту 2 и остаточной воде. Период времени этапа 104 может быть определен по мере необходимости. Объект 2 и остаточную воду нагревают на этапах 103 и 104. В результате, вначале этапа 105, следующего за началом этапа 104, температура газообразной среды в емкости 11 и объекта 2 в емкость выше, чем температура в конце 112 этапа 102, вызывая кипение остаточной воды при уменьшении давления.
[0066] Процесс сушки этапов 103, 104, 105 и 102 повторяют до тех пор пока не определят в конце 11 этапа 101 посредством секции 25 определения остаточной воды, что остаточная вода в емкости не присутствует. Если определено, что остаточная вода не присутствует в этой точке 111, программа переходит к этапу 106 после завершения 112 этапа 102 и затем к этапу 107, на котором внутреннюю часть емкости 11 поддерживают на уровне третьего давления Р103, равного первому давлению Р101 или меньше него.
[0067] Третье давление Р103 является подходящим давлением для введения агента для стерилизации под давлением в емкость 11 и для образования плазмы. Третье давление Р103 предпочтительно находится в диапазоне между 30 и 200 Па. Третье давление Р103 равно давлению тройной точки воды (610 Па) или меньше него, при котором вода превращается в лед. По причине того, что предшествующий процесс сушки удалил остаточную воду, замерзания на объекте 2 не произойдет. Для нагрева емкости 11 или внешней коробки, внутренней коробки 12 и объекта 2 на этапе 107, для образования плазмы может быть применена высокочастотная волна от высокочастотного генератора 13 между емкостью 11 и внутренней коробкой 12.
[0068] В конце 108 этапа 107 предварительно заданное количество агента для стерилизации вводят под давлением посредством электромагнитного клапана 9 в емкость 11 в форме пара или газообразного вещества. На этапе 109 введенный под давлением в емкость 11 агент для стерилизации проходит через отверстия во внутренней коробке и затем обволакивает объект 2 для его стерилизации. Определенный период времени, необходимый для эффективной стерилизации, назначают на этапе 109. После завершения этапа 109 давление в емкости 11 повышают до второго давления Р102, оканчивая первый этап стерилизации. В более предпочтительном варианте стерилизации этап 109 осуществляют несколько раз, таким образом, обеспечивая стерилизационный эффект.
[0069] Период времени Т101, необходимый для уменьшения давления до первого давления Р101, равного давлению тройной точки воды или выше него, измеряют в блоке 26 измерения времени путем отслеживания вывода блоком 14 измерения давления после начала операции системой для стерилизации. Затраченный на этапе 101 период времени Т101 имеет зависимость с остаточной водой, присутствующей на объекте 2, согласно которой период времени Т101 увеличивается с количеством остаточной воды.
[0070] На фиг. 6 показан частичный увеличенный вид графика, изображенного на фиг. 5, с вариантом реализации, в котором остаточной воды не обнаружено секцией 25 определения. В серии процессов, показанных на фиг. 6, определяют на этапе 101а, присутствует ли остаточная вода на объекте и, если определяют, что остаточная вода не присутствует, период времени T101a, необходимый для уменьшения давления вниз до первого давления Р101 (т.е. эталонное время) хранят в запоминающем устройстве 27.
[0071] Если определено, что фактическое время Т101 равно эталонному времени 101а или меньше него, секция определения определяет, что остаточная вода не присутствует на объекте 2 и программа продолжается с конца 112 на этапе 102 через этапы 106 и 107 до этапа 108. Эталонное время T101a изменяется в зависимости от объекта 2, такого как щипцы, ножницы, зажимы, эндоскоп, катетер, кювета, парикмахерские принадлежности, ножи, разделочная доска и вакцина.
[0072] На фиг. 7 показан частичный увеличенный вид графика, изображенного на фиг. 5, с вариантом реализации, в котором остаточная вода обнаружена посредством секции 25 определения. В серии процессов, показанных на фиг. 7, если определено, что фактическое время Т101 для фактического уменьшения давления до первого давления Р101 больше, чем эталонное время T101a, секция 25 определения определяет, что остаточная вода присутствует на объекте 2 и программа продолжается с конца 112 на этапе 102 через этапы 103 и 104 до этапа 105.
[0073] Если определено, что фактическое время Т105 для завершения этапа 105 больше, чем эталонное время T101a в запоминающем устройстве 27, определяют, что остаточная вода присутствует и затем программа продолжается с конца 112 этапа 102 через этапы 103 и 104 до этапа 105 для повтора процесса сушки, как показано на фиг. 7. С другой стороны, если определяют, что Т105 равно T101a или меньше него и затем, что остаточной воды не присутствует на объекте 2, программа продолжается с конца 112 этапа 102 через этапы 106, 107, 108 и 109 до этапа 110 для завершения этапа стерилизации, как показано на фиг. 8.
[0074] Только если затрачивается значительно мало времени или по существу не затрачивается времени на этапе 104, давление в емкости 11 вначале этапа 105 может отличаться от атмосферного давления. В этом случае, фактическое время Т105 на этапе 105 может изменяться. Таким образом, вначале этапа 105, разница между давлением в емкости 11 измеряется посредством блока 14 измерения давления и атмосферное давление вычисляется посредством блока 29 вычисления времени, который может быть использован для корректировки фактического времени Т105, необходимого для завершения этапа 105 (см. этап 18 на фиг. 3С).
[0075] В альтернативном варианте число повторений процесса сушки может быть ограничено. В этом случае, на дисплей (не показан) устройства 1 для стерилизации выводится сообщение об ошибке и, если процесс сушки повторяют более чем предварительно заданное число раз, работа устройства 1 для стерилизации оканчивается (см. этапы 20 и 21 на фиг. 3С). Согласно такой конструкции, несмотря на то, что процесс сушки повторяют так долго, пока остаточная вода присутствует на объекте 2, давление в емкости 11 никогда не уменьшится до давления ниже давления тройной точки воды, что препятствует замерзанию остаточной воды на объекте 2. Также, введение под давлением агента для стерилизации начинается только после удаления остаточной воды. Таким образом, никаких проблем не возникает, которые иначе могли бы быть вызваны замерзанием остаточной воды.
[0076] На фиг. 9 показан график с зависимостью давления в емкости и истекшего времени в процессе снижения давления, полученного при эксперименте, в котором объект, например, нержавеющая кювета, был стерилизован согласно процессу стерилизации, описанному как первый вариант реализации настоящего изобретения. Как показано на чертежах, период времени Т101, необходимый для того, чтобы давление достигло давления тройной точки воды (610 Па) сначала операции уменьшения давления, повышается в пропорции до количества остаточной воды на кювете.
[0077] На фиг. 10 показан увеличенный график с зависимостью между давлением в емкости и истекшим временем, во время которого давление уменьшается до давления, близкого давлению тройной точки воды 610 Па или до такого давления в эксперименте, показанном на фиг. 9. Как показано на чертеже, существует значительная разница между временем Т101, необходимым для того, чтобы давление в емкости уменьшилось до 610 Па, когда остаточная вода не присутствует и один миллилитр или большее количество остаточной воды присутствует. Это означает, что конкретное количество остаточной воды в диапазоне от нуля до одного миллилитра может быть задействовано как пороговая величина для определения эталонного времени T101a, которое используют для определения существования остаточной воды в емкости.
[0078] Был проведен эксперимент для исследования влияния кривых изменения давление на количество остаточной воды для объекта, выполненного из удлиненной полой трубки для применения в процессе стерилизации согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Результат показан на фиг. 11. Два кривых давления были использованы при одном процессе нагрева. В качестве объекта была использована фтор-каучуковая фторопластовая трубка, имеющая внешний диаметр 2,0 мм, внутренний диаметр 1,0 мм и длину 3700 мм. Один конец трубки был закрыт, и трубка была заполнена примерно 2,9 мл воды. Заполненная водой трубка была помещена в емкость 11. Воду в трубке можно было наблюдать через окошко, выполненное в емкости 11.
[0079] Как показано на фиг. 11, кривая первого давления представляет собой то, что описано в патентном документе 1, в котором давление в емкости 11 непрерывно уменьшали до 50 Па, что ниже давления тройной точки воды (610 Па) в процессе понижения первого давления, а увеличенное давление 50 Па поддерживали в течение трех минут. Далее, давление было повышено до атмосферного давления на этапе сушки. Сразу после процесса сушки давление было уменьшено снова до 50 Па и затем повышено вверх до атмосферного давления, при котором измеряли количество остаточной воды.
[0080] Согласно кривой первого давления, вода в трубке начинала испаряться вследствие кипения при уменьшении давления после начала уменьшения давления от атмосферного давления. Далее, когда давление достигало примерно 300 Па и 200 Па ниже давления тройной точки воды (610 Па), вода начинала превращаться в лед в отверстии трубки, что препятствовало выходу воды из трубки. Для растапливания льда, подавали энергию плазмы в емкость в течение трех минут при сниженном давлении 50 Па, но лед полностью не удалялся, и вода все еще оставалась в трубке.
[0081] Причина, по которой лед оставался в трубке, заключается в том, что хотя значительная доля плазмы образуется между емкостью (внешней коробкой) 11 и внутренней коробкой 12, часть образованной плазмы может проходить через отверстия во внутренней коробке 12 во внутреннюю часть внутренней коробки 12, где он диффундирует по всей внутренней части внутренней коробки 12, так что значительно малая доля плазмы может достигнуть объект, которой недостаточно для полного растапливания льда.
[0082] Лед в отверстии трубки был растоплен посредством поддержания давления в емкости на уровне 50 Па в течение трех минут и затем установления атмосферного давления в емкости. Это произошло потому, что тепло нагретой емкости 11 было передано через поступающий воздух трубке и затем остаточной воде для растапливания льда. В уменьшения давления до 50 Па, часть остаточной воды в трубке удалили из трубки вследствие кипения при уменьшении давления; однако вода все еще наблюдалась в трубке при 50 Па. Сразу после уменьшения давления до 50 Па, атмосферное давление было установлено в емкости 1, и затем трубка была извлечена из емкости, в которой была измерена доля воды, оставшееся в трубке, что показало существование 0,6 мл воды.
[0083] Кривая второго давления представляет собой то, что описано в первом варианте реализации настоящего изобретения, в котором давление в емкости 11 непрерывно уменьшали до 1100 Па, которое выше, чем давление тройной точки воды (610 Па), давление 1100 Па поддерживали в течение трех минут, установили атмосферное давление в емкости, снова снизили давление в емкости до 50 Па, установили атмосферное давление в емкости, и затем измерили долю остаточной воды.
[0084] В этой кривой давления, вода в трубке испарилась после того, как давление стало уменьшаться от атмосферного давления вследствие кипения при уменьшении давления. Поддерживали испарение посредством кипения при уменьшении давления, во время которого давление поддерживали на уровне 1100 Па, которое меньше, чем давление тройной точки воды (610 Па). Это произошло потому, что тепло трубки было передано в течение трех минут воде, охлажденной через кипение при уменьшении давления, для поддержания кипения воды. Несмотря на то, что вода наблюдалась в трубке спустя три минуты, в течении которых давление в емкости поддерживали на уровне 1100 Па, вода не была заморожена, поскольку давление в емкости поддерживали выше, чем давление тройной точки воды (610 Па).
[0085] Давление в емкости поддерживали на уровне 1100 Па в течение трех минут и затем повышали до атмосферного давления, во время которого тепло нагретой емкости 11 было передано через атмосферный воздух, притекающий в емкость 11, повышая температуру трубки и остаточной воды в ней. Далее, в процессе уменьшения давления в емкости от 11 до 50 Па, остаточная вода в трубке была частично выпарена вследствие кипения при уменьшении давления. Когда давление достигло 50 Па, наблюдали немного остаточной воды в трубке. Далее, давление повышали до атмосферного давления, и извлекли трубку из емкости 11, в которой измерили долю воды, оставшееся в трубке, что показало существование 0,2 мл воды.
[0086] Таким образом, во втором способе или кривой второго давления согласно первому варианту реализации настоящего изобретения образовалось меньше остаточной воды, чем в первом способе или кривой первого давления согласно процессу, описанному в патентном документе 1. Возможная причина заключается в том, что в первом способе вода, превратившаяся в лед в отверстии трубки, препятствовала эффективному испарению воды в трубке, тогда как в втором способе образование льда было эффективно предотвращено, а испарение воды было ускорено.
[0087] Таким образом, в случае испарения остаточной воды на трубке и ее сушки, второй способ может быть более подходящим, чем первый способ поскольку замерзание остаточной воды может быть предотвращено во время работы. Также, период времени, необходимый от начала до конца работы первого способа составляет 15 минут и 50 секунд, что больше, чем период времени второго способа (т.е. 10 минут и 30 секунд), и, таким образом, второй способ является более предпочтительным в условиях времени выполнения и потребления энергии.
[0088] Был проведен эксперимент для определения зависимости между кривой давления и количеством остаточной воды для объекта, выполненного из удлиненной полой трубки, в котором не был повторен процесс нагрева, описанный в первом варианте реализации. Результат эксперимента показан на фиг. 12. В эксперименте были получены две кривых давления при одном процессе нагрева. Объектом 2 была фторопластовая (фтор-каучук) трубка, имеющая внешний диаметр 2,0 мм, внутренний диаметр 1,0 мм и длину 2000 мм. Один конец трубки был закрыт, и трубка была заполнена примерно 1,6 мл воды. Заполненная водой трубка была помещена в емкость 11. Воду в трубке можно было наблюдать через окошко, выполненное в емкости 11.
[0089] В кривой первого давления, как описано в патентном документе 1, давление в емкости 11 уменьшали до 50 Па, что ниже давления тройной точки воды (610 Па). Давление (50 Па) поддерживали в течение трех минут. Далее давление повышали до атмосферного давления. В этом процессе вода начинала испаряться сразу после уменьшения давления от атмосферного давление вследствие кипения при уменьшении давления. Далее, вода начинала замерзать в отверстии трубки, когда давление уменьшалось до примерно 300 -200 Па, что меньше давления тройной точки воды (610 Па), что препятствовало испарению воды из трубки. Пока давление 50 Па поддерживали в течение трех минут, образовалась плазма для подачи энергии нагрева для растапливания замерзшего льда; однако замерзший лед поддерживали в отверстии трубки и, таким образом, остаточная вода оставалась в трубке. Лед растапливали в процессе повышения давления в емкости с целью измерения остаточной воды. Трубку извлекли из емкости, и затем измерили остаточную воду, что показало существование 0,4 мл остаточной воды в трубке.
[0090] В кривой второго давления, которое является первым вариантом реализации настоящего изобретения, давление в емкости 11 уменьшали до 1100 Па, что выше давления тройной точки воды (610 Па) в процессе уменьшения первого давления, и давление (1100 Па) поддерживали в течение трех минут. Давление уменьшили снова до 50 Па и затем повысили до атмосферного давления. Согласно этой кривой, после начала снижения давления от атмосферного, вода в трубке начинала испаряться вследствие кипения при уменьшении давления. Испарение воды продолжалось, пока давление поддерживали на уровне 1100 Па, больше чем давление тройной точки воды (610 Па), поскольку охлажденная вследствие кипения при уменьшении давления вода нагревалась в течение трех минут посредством трубки и, таким образом, кипение при уменьшении давления поддерживали вследствие повышения температуры воды. Давление 1100 Па поддерживали в течение трех минут и затем уменьшали до 50 Па. Сразу после давление повышали до атмосферного давления, а трубку извлекали из емкости 11. Далее, проводили измерения для определения количества воды, оставшейся в трубке; однако остаточной воды не было обнаружено.
[0091] В первом способе, аналогичном описанному в патентном документе 1, образовалось больше остаточной воды, чем во втором способе согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Это связано с тем фактом, что лед блокирует отверстие в трубке, чтобы эффективно предотвратить испарение остаточной воды. Таким образом, второй способ, обеспечивающий возможность предотвращения замерзания остаточной воды во время работы, [является более предпочтительным для испарения остаточной воды и сушки трубки. Первый и второй способы занимают по существу одинаковое время для их работы, т.е. 8 минут и 50 секунд.
[0092] Далее, будет произведено обсуждение второго варианта реализации настоящего изобретения со ссылкой на график, показанный на фиг. 13, который показывает процесс стерилизации объекта с некоторым количеством задержавшейся на нем остаточной воды. На фиг. 13 представлен график с зависимостью между периодом времени и давлением в емкость во время процесса стерилизации согласно второму варианту реализации настоящего изобретения. Обычно, согласно процессу стерилизации, в котором объект высушен с применением кипения при уменьшении давления, давление внутри емкости 11 уменьшают насосом 20 откачивания и, таким образом, осуществляют испарение остаточной воды на объекте 2 и ее выпуск. Путем испарения воды остаточная вода теряет свою температуру; а именно, она охлаждается. Этот этап здесь и далее обозначен как "этап 113".
[0093] Согласно варианту реализации в процессе уменьшения давления на этапе 113 варианта реализации, давление в емкости уменьшают до первого давления P101b, которое равно давлению тройной точки или выше него, при котором вода замерзает (610 Па). Первое давления P101b предпочтительно находится в диапазоне между 610 Па и 2000 Па, более предпочтительно в диапазоне между 670 Па и 1000 Па. Затем давление уменьшают до первого давления P101b, электромагнитный клапан 21 закрыт.Далее, программа продолжается до этапа 114, в котором давление в емкости 11 повышают от первого давления P101b путем испарения остаточной воды. Как описано ниже, в конце 124 этапа 114 определяют, что скорость Rp114 повышения давления от первого давления P101b выше, чем эталонная скорость Rp114a повышения давления, программа продолжается до этапа 115. Период времени Т114 на этапе 114 используют для определения скорости Rp114 повышения давления.
[0094] На этапе 115 электромагнитный клапан 18 открывают для повышения давления в емкости 11 до второго давления P102b, которое равно атмосферному давлению или близко к нему, в результате чего объект 2 подвергается воздействию нагретого атмосферного воздуха, что приводит к повышению температуры объекта 2 и остаточной воды в нем. На этапе 116 поддерживают второе давление P102b. В течение всего периода времени этапа 116, нагрев передается от атмосферного воздуха к объекту 2 и остаточной воде в нем. Период времени может быть определен в зависимости от типов объектов 2.
[0095] Объект 2 и остаточную воду в нем нагревают во время этапов 115 и 116, так что на этапе 117 они имеют более высокую температуру, чем те в конце 124 этапа 114, что способствует испарению остаточной воды через кипение при уменьшении давления. Процесс сушки, как описано выше, повторяют через этапы 115, 116, 117 и 114 в этом порядке, таким образом, ускоряя сушку остаточной воды. Когда остаточной воды не обнаружено в конце 124 этапа 114, способ переходит к этапу 119 через этап 118. На этапе 119 давление в емкости 11 уменьшают до третьего давления P103b, которое меньше, чем первое давление P101b или приблизительно равно ему.
[0096] Третье давление P103b, подходящее для введения агента для стерилизации под давлением в емкость 31 и для образования плазмы, предпочтительно находится в диапазоне между 30 Па и 200 Па. Третье давление P103b ниже, чем давление тройной точки, при котором вода замерзает (610 Па). Процесс сушки удаляет остаточную воду, которая в другом случае могла образовать лед на объекте 2.
[0097] Затем давление в емкости 11 уменьшают до третьего давления P103b с целью нагрева емкости 11 (внешняя коробка), внутренней коробки 12 и объекта 2, для образования плазмы может быть применена высокочастотная волна 13 от высокочастотного генератора 13 между емкостью 11 и внутренней коробкой 12. В конце 120 этапа 119 предварительно заданное количество агента для стерилизации вводят под давлением посредством электромагнитного клапана 9 в емкость 11 в форме пара или газообразного вещества. На этапе 121 введенный под давлением агент для стерилизации проходит отверстия внутренней коробки и затем обволакивает объект 2 Определенный период времени, необходимый для эффективной стерилизации, назначают на этапе 121. После завершения этапа 121, давление в емкости 11 повышают до второго давления P102b, что приводит к окончанию первого этапа стерилизации. В предпочтительном варианте реализации этап 109 повторяют для усиления эффекта стерилизации.
[0098] На фиг. 14 показан увеличенный вид графика, показанного на фиг. 13, для работы, в которой остаточной воды не обнаружено. Как показано на этом чертеже, когда остаточной воды не обнаружено на объекте 2 посредством секции определения 25 в конце 124 этапа 114, скорость Rp114 повышения давления вычисляется посредством блока 30 определения скорости повышения давления с использованием разницы между давлением Р123 вначале 123 и давлением в конце 124 этапа 114, которые измеряются посредством блока 14 измерения давления, и период времени Т114, затраченный на этапе 114.
[0099] Запоминающее устройство 31 хранит эталонную скорость Rp114a повышения давления, при которой остаточной воды не обнаружено. Скорость повышения давления в емкости 11 коррелирует с количеством остаточной воды на объекте 2, так что давление пара так же как и скорость давления повышаются пропорционально количеству остаточной воды. Измеренная скорость Rp114 повышения давления сравнивают с эталонной скоростью Rp114a повышения давления и определяют, что Rp114 равна Rp114a или меньше нее, определяют, что остаточная вода не присутствует на объект 2 посредством секции определения 25. Далее, программа продолжается с конца 124 этапа 114 через этапы 118, 119 и 121 до этапа 122 в таком порядке. Эталонная скорость Rp114a повышения давления изменяется в зависимости от типов объектов 2, таких как щипцы, ножницы, зажимы, эндоскоп, катетер, кювета, парикмахерские принадлежности, ножи, разделочная доска и вакцина.
[0100] На фиг. 15 показан увеличенный вид, показывающий часть графика на фиг. 13 и иллюстрирующий работу, осуществляемую, когда определяют, что остаточная вода присутствует на объекте. На фиг. 16 показан график, показывающий процесс, следующий за тем, что показан на фиг. 15, в котором определяют, присутствует ли остаточная вода на объекте. Если определено посредством сравнивающего устройства 33, что фактическая скорость Rp114 повышения давления больше, чем эталонная скорость Rp114a повышения давления и, в результате, определено посредством секции определения 25, что остаточная вода присутствует на объекте, как показано на фиг. 5, программа продолжается с конца 124 этапа 114 до процесса сушки, осуществляемого на этапах 115, 116, 117 и 114.
[0101] С другой стороны, если определено посредством сравнивающего устройства 33, что фактическая скорость Rp114 повышения давления равна эталонной скорости Rp114a повышения давления или меньше нее, и, в результате, определяют, что остаточная вода не присутствует на объекте, программа продолжается с конца 124 этапа 114 через этапы 118, 119 и 121 до этапа 122 для завершения этапа стерилизации.
[0102] В альтернативном варианте реализации число повторений процесса сушки может быть ограничено. В этом случае на дисплей (не показан) устройства 1 для стерилизации выводится сообщение об ошибке, если процесс сушки повторяют более чем предварительно заданное число раз, а также устройство 1 для стерилизации прекращает действие на этапах 51 и 52, показанных на фиг. 4С. Согласно такой конструкции, если определено, что остаточная вода присутствует на объекте 2, процесс сушки повторяют. Во время этой работы давление в емкости 11 поддерживают меньшим, чем давление тройной точки воды, что предотвращает замерзание остаточной воды на объекте 2. Также, агент для стерилизации вводят под давлением только после удаления остаточной воды и, таким образом, замерзания на объекте не происходит.
[0103] В связи со способом стерилизации согласно второму варианту реализации настоящего изобретения, был проведен эксперимент для определения скорости повышения давления в процессе, в котором давление в емкости 11 уменьшают до определенного значения, большего, чем давление тройной точки воды, для получения соответствующего количества остаточной воды в емкости. Результат показан на фиг. 17, где показана зависимость между давлением в емкости 11 и временем, истекшим после того, как давление в емкости 11 достигло 1000 Па, при котором электромагнитный клапан 21, соединенный с насосом 20 вытеснения воздуха, был открыт.
[0104] В частности, был проведен эксперимент по расположению пластиковой кюветы или миски в емкости 11, помещения конкретной доли воды на кювету, открытию электромагнитного клапана 21 для уменьшения давления в емкости до 1000 Па (которое выше, чем давление тройной точки воды 610 Па) и затем закрытию электромагнитного клапана 21. Была экспериментально определена зависимость между периодом времени, истекшим после того, как давление в емкости 11 достигло 1000 Па, и давлением в емкости 11. Эксперимент провели для пяти разных количеств остаточной воды, находящихся в диапазоне между 0 и 50 мл.
[0105] Как показано на фиг. 17, скорость повышения давления, при которой остаточная вода не присутствует, очевидно отличается от той, при которой более чем один миллилитр остаточной воды присутствует. Это означает, что конкретное количество остаточной воды в диапазоне от нуля до одного миллилитра может быть использовано как пороговое значение для определения существования остаточной воды.
[0106] Был проведен эксперимент для определения существования остаточной воды на объекте 2 и ее замерзания и для определения количества остаточного агента для стерилизации на объекте 2 в емкости 11. На фиг. 18 показан график изменения давления вместе с точкой замерзания и точками измерения концентрации остаточной перекиси водорода. В этом эксперименте измерили количество остаточного агента для стерилизации на объекте 2 в первой и во второй кривых и сравнили измерения. В первой кривой агент для стерилизации ввели под давлением в емкость, в которой на объекте существовала замерзшая вода. Во второй кривой агент для стерилизации ввели под давлением в емкость, в которой воды на объекте не существовало.
[0107] В первой кривой агент для стерилизации был введен под давлением в емкость, в которой остаточная вода замерзла. В частности, первая кривая включало размещение нержавеющей кюветы с 50 гр полученной на ней воды в емкости 11, и уменьшение давления в емкости 11. В процессе уменьшения давления вода превращалась в лед, когда давление уменьшалось до 250 Па (меньше, чем давление тройной точки воды 610 Па). Уменьшение давления продолжалось 25 мин, во время которых давление в емкости достигло 110 Па. При этом условии 2,2 мл агента для стерилизации, содержащего 60 процентов перекиси водорода, ввели под давлением в емкость 11. Спустя восемь минут давление в емкости повышали до 590 Па вследствие испарения перекиси водорода. Далее, давление повысили до атмосферного давления.
2
[0108] Далее, кювету извлекли из емкости 11 и промыли после растапливания льда на кювете в растворе перекиси водорода. Концентрация и массу перекиси водорода измерили для определения количества остаточной перекиси водорода на кювете. Измеренное количество остаточной перекиси водорода на единицу площади кюветы составило 1,2 мг/см.
[0109] Во второй кривой согласно варианту реализации настоящего изобретения, агент для стерилизации ввели под давлением в емкость, в которой остаточной воды или льда не существовало. В частности, сухую кювету из нержавеющей стали поместили в емкость 11, а давление в емкости уменьшили. Далее, давление в емкости 11 поддерживали в диапазоне между 110 Па и 120 Па. Спустя 25 мин от старта процесса уменьшения давления, 2,2 мл агента для стерилизации, содержащего 60 процентов перекиси водорода, ввели под давлением в емкость 11. Спустя восемь минут давление в емкости повысили до 1250 Па вследствие испарения перекиси водорода. Далее, давление в емкости повысили до атмосферного давления.
2
[0110] Кювету извлекли из емкости 11 и поместили на нее подходящую долю воды для промывки и для образования раствора перекиси водорода. С использованием массы раствора и концентрации перекиси водорода в нем, измерили количество остаточной перекиси водорода на кювете. Измеренное количество перекиси водорода на единицу площади составило 0,0053 мг/см.
[0111] Были проведены эксперименты с использованием с первой по третью кривую. Несмотря на отсутствие иллюстрации, в третьей кривой агент для стерилизации ввели под давлением в емкость, в которой не присутствовало остаточной воды или льда, как было сделано во второй кривой.
[0112] В частности, 10 г воды поместили кювету из нержавеющей стали, которую разместили в емкости 11. Давление в емкости 11 уменьшали до 700 Па - 800 Па, что выше, чем давление тройной точки воды 610 Па. Далее, (а) уменьшенное давление поддерживали в течение минуты, (b) давление повышали до атмосферного давления, которое поддерживали в течение пяти минут, и (с) давление снова уменьшили. Эти шаги с (а) по (с) повторяли восемь раз. После подтверждения факта, что воды на кювете нет, давление уменьшали до 60 Па и поддерживали в течение 12 мин. В емкость 11 подали под давлением 2,2 мл агента для стерилизации, содержащего 60 процентов перекиси водорода. Спустя восемь минут давление в емкости повысили до 2300 Па вследствие испарения перекиси водорода. Далее, давление в емкости 11 повысили до атмосферного давления.
2
[0113] Кювету извлекли из емкости 11 и поместили на нее подходящую долю воды, далее кювету промыли для образования раствора перекиси водорода. С использованием массы раствора и концентрации перекиси водорода в растворе, измерили количество остаточной перекиси водорода на кювете. Измеренное количество перекиси водорода на единицу площади составило 0.0019 мг/см.
[0114] В таблице 1 ниже приведены результаты экспериментов с использованием с первой по третью кривую.
[0115] Результаты показывают что, когда агента для стерилизации подан под давлением в емкость при существовании льда, возникают следующие проблемы.
(1) Доля агента для стерилизации, оставшаяся на кювете в 240 раз больше, чем та, что была измерена при существовании льда. Это относится к пару агента для стерилизации, который обволакивает низкотемпературную кювету и лед на ней с обеспечением конденсации, что приводит к значительному количеству остаточного агента для стерилизации.
(2) Агент для стерилизации концентрируется на низкотемпературной кювете и на льду, что приводит к появлению высококонцентрированных областей, вызывая проблемы с остаточным агентом для стерилизации, и меньших концентрированных областей, вызывая неполную стерилизацию.
(3) Малое количество агента для стерилизации обволакивает участки поверхности объекта, поддерживая образованный на них лед, что приводит к неполной стерилизации объекта. Конкретнее, остаточная вода на объекте может быть превращена в лед посредством уменьшения давления, что вызывает проблемы вследствие существования остаточного агента для стерилизации и также неполной стерилизации объекта.
[0116] Согласно способу стерилизации настоящего изобретения, на объект 2 не образуется лед, и давление в емкости не становится меньше, чем давление тройной точки воды до полного высушивания объекта, что позволяет преодолеть вышеописанные недостатки.
[0117] Таким образом, способ стерилизации согласно настоящему изобретению предотвращает превращение остаточной воды в лед на объекте или в вблизи него в процессе стерилизации, при котором уменьшают давление в емкости, и затем объект стерилизуют. Значит недостатки в виде конденсации агента для стерилизации и неполной стерилизации преодолены посредством процесса сушки, который проводится под давлением больше чем давление тройной точки воды и посредством процесса стерилизации, который проводится после подтверждения того, что внутренняя часть емкости полностью высушена.
[0118] Способ стерилизации и устройство для стерилизации согласно настоящему изобретению применимы в различных типах устройств для стерилизации, таких как устройство для стерилизации газоразрядной плазмой, устройство для стерилизации с использованием перекиси водорода, устройство для стерилизации с использованием паров перуксусной кислоты, в котором способ включает этап уменьшения давления до давления меньше, чем давление тройной точки воды. Объект 2 может содержать различные предметы, такие как резанные овощи, травы, листья табака, семена растений, яйца, рис, чай или грибы. Далее, они применимы для различных целей таких как сохранение свежести, предотвращение неприятного запаха, сушение продуктов, удаление запаха из обуви и стерилизация почвы.
Промышленная применимость
[0119] Настоящее изобретения эффективно используется в способе стерилизации объекта, подлежащего стерилизации, в емкости, в которой уменьшают давление, с использованием агента для стерилизации и устройства для стерилизации.
Описание ссылочных обозначений
[0120]
1 устройство для стерилизации
2 объект, подлежащий стерилизации
6 система для подачи агента для стерилизации
7 резервуар для агента для стерилизации
8 распылитель агента для стерилизации
9 электромагнитный клапан введения под давлением агента для стерилизации
10 система для стерилизации
11 емкость
12 внутренняя коробка
13 высокочастотный генератор
14 блок измерения давления
15 система трубопровода впуска/выпуска
16 система трубопровода впуска
17 воздушный фильтр
18 электромагнитный клапан введения
19 система трубопровода выпуска
20 насос вытеснения воздуха
21 электромагнитный клапан для выведения
22 газовый фильтр выпуска
23 управляющее устройство
24 управляющий элемент
25 секция определения
26 блок измерения времени
27 запоминающее устройство
28 сравнивающее устройство времени
29 блок вычисления времени
30 блок определения скорости повышения давления
31 запоминающее устройство, относящееся к скорости повышения давления
32 вычислительное устройство для скорости повышения давления
33 сравнивающее устройство для скорости повышения давления
Р101 давление, равное давлению тройной точки воды или выше него
Р103 давление, равное давлению тройной точки воды или ниже него
Т101 фактическое время, необходимое для уменьшения давления до первого давления Р101
T101a эталонное время для уменьшения давления до первого давления
Р101
Rp114 фактическая скорость повышения давления (проценты)
Rp114 эталонная скорость повышения давления (проценты)
Т102 определенный период времени
Т105 период времени для завершения этапа 105
Т106 период времени для поддержания второго давления P102b