Автоклавная микроволновая установка
AUTOCLAVE MICROWAVE INSTALLATION

Автоклавная микроволновая установка относится к устройствам для обеззараживания медицинских и эпидемиологически опасных отходов и предназначена для дезинфекции эпидемиологически опасных и чрезвычайно эпидемиологически опасных медицинских отходов (класс Б и В) и может применяться в условиях лечебно-профилактических и других учреждений, где имеет место образование медицинских отходов, а также отходов лабораторий и других учреждений, образующих эпидемиологически опасные отходы.
Известна система обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения по патенту RU №2480242, опубликованному 27.04.2013, содержащая микроволновую камеру, снабженную магнетронами и рабочей камерой, при этом магнетроны установлены снаружи рабочей камеры, а внутри рабочей камеры помещен герметизированный контейнер, имеющий крышку, соединенную с контейнером посредством прижимных защелок с образованием внутреннего пространства для размещения смоченных водой отходов, подлежащих обработке микроволновым излучением, при этом крышка герметизированного контейнера имеет отверстие, снабженное штуцером со шлангом для отвода выходящего из герметизированного контейнера пара, образующегося внутри контейнера во время воздействия на него микроволновым излучением, снаружи рабочей камеры вне зоны нагрева обеззараживаемых отходов установлено средство охлаждения выходящего из герметизированного контейнера пара и измерительное средство в виде датчика для измерения температуры выходящего из герметизированного контейнера пара, соединенного с микропроцессорной платой управления, предназначенной для оценки сигнала от измерительного средства и регулирования (уменьшения или увеличения) мощности магнетронов в зависимости от результатов полученной оценки, при этом рабочая камера снабжена средством для создания равномерного облучения герметизированного контейнера с обеззараживаемыми отходами, отличающаяся тем, что в герметизированном контейнере имеется дополнительное отверстие для установки дополнительного измерительного средства, осуществляющего измерение температуры обеззараживаемых отходов, выполненное в виде термопары, погруженной до дна контейнера в обеззараживаемые отходы, соединенной с микропроцессорной платой управления, осуществляющей одновременно оценку двух сигналов от двух измерительных средств, а именно оценку сигнала от измерительного средства в виде датчика для измерения температуры выходящего из герметизированного контейнера пара и оценку сигнала от измерительного средства, осуществляющего измерение температуры обеззараживаемых отходов, при этом регулирование (уменьшение или увеличение) мощности магнетронов осуществляется по одному из измеряемых параметров, а именно температуре выходящего из герметизированного контейнера пара или температуре обеззараживаемых отходов, которое первым достигло заданного оператором значения.
Известно устройство обеззараживания инфицированных медицинских отходов с помощью СВЧ-излучения по патенту RU №2666513, опубликованному 07.09.2018, содержащее корпус с системой контроля и управления рабочими параметрами процесса обеззараживания, расположенную внутри корпуса рабочую камеру, снаружи которой выполнены два симметрично расположенных магнетрона, в рабочую камеру в свою очередь помещен контейнер с прозрачными стенками и снабженный крышкой, соединенной с контейнером посредством зажимов с образованием внутреннего пространства для размещения увлажненных инфицированных медицинских отходов, подлежащих обработке СВЧ-излучением, блок для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси, образующейся внутри контейнера во время воздействия на него СВЧ-излучением, расположенный в верхней части контейнера, отличающееся тем, что контейнер снабжен коническим расширяющимся кверху корпусом с плотно фиксированной на нем крышкой с двумя отверстиями, которые совмещают с блоком для отвода выходящей из контейнера горячей парогазовой смеси, последний установлен внутри контейнера и выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндрического фильтрующего элемента с перфорированной поверхностью, с обеих сторон от которого жестко установлены два выходных гнутых трубчатых элемента, противоположные концы которых, в свою очередь, совмещены с двумя отверстиями в крышке контейнера, при этом фильтрующий элемент и выходные трубчатые элементы выполнены из термоустойчивого и устойчивого к воздействию на него опасных веществ диэлектрического гидрофобного материала, кроме того, в верхней части корпуса рабочей камеры выполнен отводящий канал в виде выпускной трубы, вход которой снабжен металлической сеткой, служащей экраном для СВЧ-излучения, а на выходе выпускной трубы канал рабочей камеры установлен вентилятор, служащий для увеличения скорости выброса в атмосферу парогазовой смеси, очищенной от вредных примесей и патогенных бактерий.
Недостатками системы по патенту RU №2480242 и устройства по патенту RU №2666513 является:
-неравномерный прогрев отходов за счет наличия СВЧ поля с постоянным расположением максимумов и минимумов,
-из-за применения открытой системы не создается избыточное давление, следовательно в воде при атмосферном давлении не может быть более 100 °С, а для обеззараживания некоторых видов ПБА требуется температура выше 110 °С,
-есть дополнительные измерительные средства (термопара) и шланги отвода газов, которые вводятся в контейнер и подключаются перед обработкой,
-также для подготовки отходов к обеззараживанию требуется перекладывать пакет с отходами в специальный контейнер,
-имеются дорогостоящие биологические фильтры и специальные контейнеры.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является устройство по патенту RU №2666513.
Решения по обоим патентам конструктивно представляют собой классическую микроволновую печь, с системой управления процессами. Общим признаком предлагаемой установки и наиболее близкого аналога является применение СВЧ камеры.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является расширение арсенала технических средств, а именно создание автоклавных микроволновых установок для обеззараживания медицинских и эпидемиологически опасных отходов.
Технический результат: создание автоклавной микроволновой установки высокой эффективности обеззараживания медицинских и эпидемиологически опасных отходов вследствие равномерного прогрева отходов одновременно по всему их объему.
Вследствие равномерного прогрева отходов одновременно по всему их объему происходит также сокращение времени обработки отходов.
Дополнительным техническим результатом является повышение точности регулирования процесса дезинфекции отходов, повышение безопасности в результате исключения возможность возгорания обеззараживаемых отходов.
Для достижения технического результата в автоклавной микроволновой установке, содержащей корпус 1, расположенную внутри корпуса 1 микроволновую СВЧ камеру 2, содержащую не менее одного СВЧ генератора 5, согласно изобретению внутри СВЧ камеры 2 помещена камера-автоклав 3, при этом между СВЧ камерой 2 и камерой-автоклавом 3 имеется зазор, внутри микроволновой СВЧ камеры 2 помещен диссектор 6.
Для достижения дополнительного технического результата в корпусе 1 установлен блок управления 7, СВЧ генераторы 5 подключены к блоку управления 7, выполненному с возможностью автоматически регулировать режимы работы СВЧ генераторов 5, в корпусе 1 расположен датчик давления 8, в камеру-автоклав 3 помещен датчик температуры 9.
Наличие в установке микроволновой СВЧ камеры 2, имеющей не менее одного СВЧ генератора 5, камеры-автоклава 3, помещенной в СВЧ камеру 2 с зазором между камерами, диссектора 6 позволяет обеспечить установкой равномерного распределения энергии СВЧ-поля по объему СВЧ камеры 2, а следовательно, равномерного нагрева отходов одновременно по всему их объему, в результате чего повышается эффективность обеззараживания отходов. Камера-автоклав 3 обеспечивает повышенную температуру не менее 110°С, за счет создания в ней избыточного давления.
Быстрый равномерный прогрев отходов по всему объему камеры-автоклава 3 и повышенная температура обеззараживания приводят к сокращению времени обработки отходов.
Дополнительно равномерность прогрева обеспечивается возможностью автоматически регулировать режимы работы СВЧ генераторов 5 блоком управления 7.
Наличие датчика давления 8, расположенного в корпусе 1 позволяет измерять давление в рабочей камере-автоклаве 3, по показаниям датчика давления 8, с помощью зависимости температуры кипения воды от давления, более достоверно оценивается температура внутри пакета с отходами. Таким образом, измерение температуры внутри пакета с отходами, находящегося в рабочей камере-автоклаве 3 производится косвенным методом через измерение давления, что повышает точность регулирования процесса дезинфекции отходов.
Наличие внутри рабочей камеры-автоклава 3 изолированного датчика температуры 9 позволяет измерять температуру пара в верхней части рабочей камеры-автоклава 3, что исключает возможность возгорания обеззараживаемых отходов, а, следовательно, повышает безопасность установки.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид автоклавной микроволновой установки, на фиг. 2 изображена схема установки.
Автоклавная микроволновая установка объединяет два метода обеззараживания, автоклавный и микроволновый. Для применения автоклавного метода используется камера-автоклав, где возникает избыточное давление в замкнутом объеме. Для применения микроволнового метода используются СВЧ генераторы (в примере выполнения, в качестве СВЧ генераторов используются магнетроны) для микроволнового разогрева содержимого камеры-автоклава (отходов).
Устройство для обеззараживания медицинских отходов относится к группе устройств, в которых обеззараживание достигается путем объемного СВЧ-нагрева с образованием пара, и обеспечивает надежное обеззараживание медицинских отходов класса Б и В, а так же эпидемиологически опасных отходов.
Автоклавная микроволновая установка для обеззараживания медицинских и эпидемиологически опасных отходов состоит из следующих элементов:
Корпус установки 1,
Микроволновая СВЧ камера 2,
Рабочая герметичная камера-автоклав 3,
Крышка рабочей камеры камеры-автоклава 4,
Генератор СВЧ 5,
Диссектор 6,
Блок управления 7,
Датчик давления 8,
Датчик температуры 9,
Штуцер с запредельным отверстием 10,
Электромагнитный клапан сброса давления 11,
Штуцер с запредельным отверстием слива конденсата 12,
Электромагнитный клапан слива конденсата 13,
Охладитель 14.
Автоклавная микроволновая установка представляет собой классический автоклав 3 из СВЧ прозрачного материала, помещенный в СВЧ камеру 2.
На корпусе 1 установки расположены органы управления и основные элементы установки. Так же в корпусе 1 установлен блок управления 7.
В корпусе 1 установлена микроволновая СВЧ камера 2. Микроволновая СВЧ камера 2 имеет запредельные отверстия, не является герметичной для воздуха и пара. Внутри микроволновой СВЧ камеры 2 помещена рабочая камера-автоклав 3 из СВЧ прозрачного материала, герметизированная системой уплотнений. За счет применения стационарной герметичной камеры-автоклава 3 достигается температура нагрева свыше 110°С.
Камера-автоклава 3 выполнена с возможностью помещения в нее бака со смоченными водой отходами. В нижней части рабочей камеры-автоклава 3, выполнено отверстие, для отвода конденсата в конце цикла обеззараживания. К отверстию рабочей камеры-автоклава 3 подключена трубка из СВЧ прозрачного материала, проходящая через штуцер 12 с запредельным отверстием в СВЧ камере 2, подключенная к электромагнитному клапану 13 сброса конденсата.
Внутри микроволновой СВЧ камеры 2 на мотор-редукторе установлен диссектор 6, предназначенный для равномерного распределения энергии СВЧ-поля по объему СВЧ камеры 2, в результате чего обеспечивается равномерный нагрев отходов.
Между стенками СВЧ камеры 2 и камеры-автоклава 3 выполнен зазор, необходимый для формирования СВЧ поля вокруг рабочей камеры-автоклава 3. Зазор между стенками камер влияет на эффективность процесса, в нем происходит формирование СВЧ поля вокруг рабочей камеры-автоклава 3 для равномерного прогрева со всех сторон. В случае отсутствия зазора между камерами и прилегания отходов к стенкам СВЧ камеры 2, СВЧ поле не будет формироваться вокруг отходов, и как следствие не будет равномерного прогрева.
Быстрый равномерный прогрев отходов по всему объему и повышенная температура обеззараживания более 110°С приводят к сокращению времени обработки отходов.
Крышка 4 имеет двойное назначение. Она герметизирует и рабочую СВЧ камеру 2, от выхода содержащейся внутри среды (воздух, пар, вода, пары органических и химических соединений), и рабочую камеру-автоклав 3, от проникновения СВЧ наружу. То есть является герметичной как для пара, так и для СВЧ излучения. Крышка 4 имеет отверстие, снабженное штуцером 10 с запредельным отверстием. На штуцер 10 закреплен шланг, подключенный к датчику давления 8 и к электромагнитному клапану 11 для отвода пара.
Датчик давления 8 расположен в корпусе 1 и предназначен для измерения давления в рабочей камере-автоклаве 3. По показаниям датчика давления 8, с помощью зависимости температуры кипения воды от давления, более достоверно оценивается температура внутри пакета с отходами. Таким образом измерение температуры внутри пакета с отходами, находящегося в рабочей камере-автоклаве 3 производится косвенным методом через измерение давления, что повышает точность регулирования процесса дезинфекции отходов.
Также имеется введенный внутрь рабочей камеры-автоклав 3 изолированный датчик температуры 9 для измерения температуры пара в верхней части рабочей камеры-автоклава 3, что исключает возможность возгорания обеззараживаемых отходов.
Для создания СВЧ поля в установке используется СВЧ генератор 5, в качестве которого могут применяться магнетроны, в количестве не менее одного. В примере выполнения в качестве СВЧ генераторов применяются два магнетрона. Количество СВЧ генераторов может быть от одного и более в зависимости от размера камер 2 и 3 и от требуемой мощность установки.
СВЧ генераторы 5 закреплены на СВЧ камере 2, подключены к блоку управления 7, выполненному с возможностью автоматически регулировать режимы работы СВЧ генераторов, а именно регулирование мощности СВЧ генераторов 5, прерывистого режима работы СВЧ генераторов 5, попеременного включения СВЧ генераторов 5 осуществляется автоматически блоком управления 7 в зависимости от показаний датчиков.
Таким образом, равномерный прогрев отходов в установке достигается за счет совокупности признаков: наличия СВЧ камеры 2, камеры-автоклава 3, установленной в СВЧ камеру 2 с зазором между камерами, введение в СВЧ камеру 2 диссектора 6 для изменения положения пучностей СВЧ поля.
Дополнительно равномерность прогрева обеспечивается возможностью регулирования мощности СВЧ генераторов 5, прерывистого режима работы СВЧ генераторов 5, попеременного включение СВЧ генераторов 5 автоматически блоком управления 7 в зависимости от показаний датчиков.
В результате равномерного прогрева отходов одновременно по всему их объему повышается эффективность обеззараживания медицинских и эпидемиологически опасных отходов.
Установка работает следующим образом.
Обеззараживание в установке достигается путем лучевого и термического воздействия на содержимое рабочей камеры-автоклав 3. (Здесь идет речь о методе воздействия (разогреве), а дальше идет речь о комбинированном методе автоклавного и микроволнового обеззараживания.) СВЧ поле вызывает колебание молекул воды в результате чего происходит нагрев смоченных водой отходов, с образованием пара, под избыточным давлением и высокой температурой.
Медицинские или эпидемиологически опасные отходы собирают в местах их первичного образования в стандартные медицинские контейнеры, в которых предварительно уложены полимерные раскрытые пакеты, цвет которых соответствует классу опасности собираемых отходов. Контейнеры с отходами, доставляют к выделенному месту обеззараживания отходов и заливают в отходы необходимое количество воды (в зависимости от режима обеззараживания), закрывают крышку и устанавливают контейнер в микроволновую рабочую камеру-автоклав 3, закрывают крышку и нажимают кнопку «СТАРТ», расположенную на панели управления. При включении генераторы СВЧ поля включаются на полную мощность до набора параметров заданного режима (давления и температуры). После чего включается отсчет времени выдержки. Далее происходит поддержание этого режима в течение заданного интервала времени. Регулирование мощности СВЧ генераторов осуществляется по совокупности измеряемых параметров, а именно по данным датчика давления и датчика температуры установленного в крышке. При этом генераторы СВЧ поля работают на малой мощности, необходимой для поддержания режима обеззараживания.
Установка обеспечивает повышение безопасности и точности регулирования процесса дезинфекции отходов, а также позволяет исключить возможность возгорания обеззараживаемых отходов.
В связи с объективными и техническими трудностями измерения температуры внутри пакета с отходами, находящегося в рабочей камере-автоклава 3, температура измеряется косвенным методом, через измерение давления. С помощью зависимости температуры кипения воды от давления, более достоверно оценивается температура внутри пакета с отходами.
Благодаря комбинации автоклавного и микроволнового методов обеззараживания медицинских и эпидемиологически опасных отходов, сокращается время обработки, снижаются экономические и энергетические затраты.
Процесс экологически чист и не имеет побочных выбросов загрязняющих окружающую среду.
Установка обеспечивает полное обеззараживание всех видов медицинских отходов, а так же дает возможность прохождения микробиологического контроля по существующим методикам, что соответствует требованиям санитарных правил СанПиН 2.1.7.2790-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к обращению с медицинскими отходами".
При обеззараживании обеспечивается проникновение СВЧ излучения и пара во все полости стерилизуемого материала, что обеспечивает равномерное уничтожение болезнетворных бактерий. Происходит дезинфекция различных медицинских расходных материалов и устройств, имеющих сложную геометрическую форму или конструкцию (замкнутые системы), дезинфекция которых паром автоклава затруднена (вакуумные пробирки, гемаконы, не разобранные шприцы, трансфузионные системы и т.д.)
Установка позволяет собирать и обрабатывать данные через облачный сервис. С помощью установленного модуля передачи данных (беспроводной или сетевой модуль, в зависимости от комплектации), установка передает данные о режимах обеззараживания, времени процессов, массе переработанных отходов (в случае установки модуля веса). Облачный сервис позволяет:
- осуществлять контроль за рабочими процессами всех установок,
- контролировать и систематизировать данные о режимах обеззараживания,
- вести учет массы переработанных отходов,
- вести учет времени работы установок,
- дистанционно диагностировать техническое состояние оборудования, что обеспечивает оперативное обслуживание и бесперебойную работу оборудования.