способ стерилизации закрытого контейнера и устройство для его осуществления (варианты)

Классы МПК:A61L2/12 микроволнового
A61L2/24 устройства с программным или автоматическим управлением
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Эйсай Ко., Лтд. (JP)
Приоритеты:
подача заявки:
1990-06-08
публикация патента:

Использование: медицина, микробиология и другие отрасли промышленности, в частности, стерилизация ампулированных препаратов в электромагнитном поле высокой частоты. Сущность изобретения: способ включает обработку микроволновой энергией нижней части запечатанного контейнера при его перемещении через щель микроволновой печи. Устройство включает микроволновую печь, содержащую волновод, щель, выполненную в стенке печи и соединенную с волноводом, грейферный конвейер, рельс для поддержания дна контейнера, установленный с наклоном вверх вдоль щели микроволновой печи по направлению перемещения контейнера. Устройство содержит ИК-нагреватель, установленный после микроволновой печи. Устройство содержит микроволновую печь, волновод, щель, выполненную в верхней стенке печи и соединенную с волноводом, грейферный конвейер, конвейерный ремень, шнек и бункер, содержащий звездообразное колесо, предназначенные для подачи закрытых контейнеров в микроволновую печь, датчик загрузки контейнеров, установленный в витках шнека и направляющие вспомогательной подачи, соединенные с датчиком. 4 с.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение касается способа стерилизации закрытого контейнера, предусматривающего его установку в микроволновую печь через щель в верхней стенке, соединенную с квадратным волноводом, перемещение контейнера, и облучение микроволнами, а также касается устройства для осуществления этого способа, которое включает микроволновую печь, содержащую квадратный волновод, щель, выполненную в верхней стенке печи и соединенную с волноводом, и грейферный конвейер, перемещающий нижний участок контейнера вдоль щели через печь.

На практике общепринято стерилизовать закрытые контейнеры, например, ампулы, наполненные жидкостью медицинского назначения, в частности, для инъекций в производственном процессе.

Для осуществления такой стерилизации обычно используют различные устройства, использующие микроволны или автоклавы.

Известны способ и устройство для стерилизации ампул, наполненных медицинской жидкостью, в частности, для инъекций, описанного выше типа (см. например, заявку Японии 1990 41162). Однако известные способ и устройство, использующие микроволны, неизбежно сопровождались эффектом частичного нагрева. Это, соответственно, снижало надежность процесса и работы устройства.

Чтобы скомпенсировать эффект неадекватной стерилизации микроволнами, возможно использование автоклава в качестве вспомогательного средства. Однако автоклав делает невозможным регулирование температуры отдельных закрытых контейнеров и иногда вызывает распад медицинской жидкости на компоненты. Кроме того, наличие автоклава не позволяет осуществлять процесс непрерывно.

Таким образом, поставленная задача (цель изобретения) заключается в том, чтобы повысить надежность процесса и работы соответствующего устройства.

Устранение вышеуказанного эффекта частичного нагрева достигается путем регулирования эффективности нагрева, зависящей от таких характеристик медицинской жидкости, как ее тип и электропроводность, а также зависящей от размеров конкретного закрытого контейнера, и выравниванием таким путем разности температур не только внутри отдельных закрытых контейнеров, но также и в массе таких контейнеров, что обеспечивает надежную их стерилизацию.

Цель изобретения достигается тем, что согласно способу по изобретению часть контейнера ниже его среднего уровня облучают вблизи входа в печь, а часть контейнера, смежную с его дном, облучают вдоль пути перемещения и у выхода из печи.

Соответственно, устройство для осуществления способа снабжено расположенным в печи рельсом для поддержания дна контейнера, причем последний установлен с наклоном вверх вдоль щели микроволновой печи по направлению перемещения контейнера.

Указанный рельс предпочтительно выполнен ступенчатым. Другое предпочтительное выполнение предусматривает выполнение паза в нижней стенке микроволновой печи, причем рельс закреплен в этом пазу. Предпочтительно устройство снабжено узлом контроля температуры в микроволновой печи, причем у ее выхода выполнен вырез, напротив которого установлен указанный узел контроля температуры.

Полость в волноводе, через которую перемещают контейнеры, предпочтительно имеет ширину, равную ширине щели в верхней стенке микроволновой печи. Выгодно также, если микроволновая печь установлена в устройстве с возможностью ее вертикального перемещения.

Дополнительные выгоды обеспечивает также источник горячего воздуха, установленный за микроволновой печью.

Другой вариант выполнения устройства по изобретению вышеуказанного типа предусматривает, что устройство снабжено инфракрасным нагревателем, размещенным за микроволновой печью.

Еще один вариант выполнения устройства предусматривает снабжение его конвейерным ремнем, шнеком и бункером, содержащим звездообразное колесо, предназначенными для подачи закрытых контейнеров в микроволновую печь, датчиком загрузки контейнеров в витках шнека и направляющими вспомогательной подачи, соединенными с датчиками.

На фиг. 1 перспективный вид стерилизатора, сконструированного в соответствии с изобретением; на фиг. 2А и 2В вид сверху и сбоку, соответственно, бункера 12, включающего механизм бесперебойной подачи; на фиг. 3А, 3В и 3С механизм бесперебойной подачи, где фиг. 3А представляет его подробный вид сверху, на фиг. 3В и 3С представляют виды сверху, показывающие, соответственно, работу указанного механизма бесперебойной подачи; на фиг. 4 - разрез по линии IV-IV фиг. 1; на фиг. 5А и 5В вид сверху и разрез, соответственно, показывающие грейферный конвейер, удерживающий ампулу; на фиг. 6А 6С разрез, вид сбоку и спереди, соответственно, секции предварительного нагрева; на фиг. 7 и 8А виды спереди и сверху, соответственно, показывающие секцию нагрева; на фиг. 9А 9С разрезы, показывающие, соответственно, варианты облучающей печи; на фиг. 10 наклон ампулы относительно дна облучающей печи; на фиг. 11 перспективный вид рельса; на фиг. 12 - перспективный вид облучающей печи вдоль плоскости перпендикулярной плоскости фиг. 9; на фиг. 13А 13В сечение и вид спереди, соответственно, секции нагрева; на фиг. 13С разрез печи воздушного нагрева по линии XIIIC-XIIIC фиг. 13В; на фиг. 13 вид сбоку печи воздушного нагрева; на фиг. 13Е разрез по линии XIIIE XIIIE фиг. 13В; на фиг. 14А 14D разрез, вид сбоку, сверху и спереди, соответственно, термостатической секции; на фиг. 15 вид спереди блока охлаждения, и на фиг. 16А и 16В виды сверху и спереди, соответственно, радиатора.

Хотя изобретение будет раскрыто со ссылкой на предпочтительные примеры реализации, используя ампулы в качестве примера запечатанного контейнера, следует понимать, что изобретение не ограничено до ампул, а приемлемо также для других контейнеров, наполненных жидкостью, таких как бутылки, пузырьки и тому подобное.

Общая характеристика изобретения будет пояснена со ссылкой на стерилизатор 10, изображенный на фиг. 1. Позиция 11 обозначает звездообразное колесо подачи, действующее так, чтобы подавать ампулы /a/, перемещаемые шнеком 13 из бункера 12 в стерилизатор 10. Позиция 14 обозначает грейферный конвейер, приспособленный удерживать ампулы /a/ и перемещать их через стерилизатор. Этот грейферный конвейер 14 образован бесконечной цепью 17, движущейся по ведущей звездочке 15 и ведомой звездочке 16 /см. фиг. 4/.

Когда этот грейферный конвейер 14 движется вместе с удерживаемыми им ампулами /a/ по часовой стрелке, ампулы /a/ проходят через секцию предварительного нагрева 50, секцию нагрева 70 и термостатическую секцию 110 и во время прохождения через эти секции подвергаются стерилизующей обработке.

Позиции 21, 21" обозначают ИК термометры, служащие для контроля температуры каждой ампулы /a/, которая была нагрета и стерилизована в секции нагрева 70 и термостатической секции 110, соответственно. Как будет раскрыто позже, указанный термометр 21 приспособлен также, чтобы перемещаться вдоль направляющей 84 и проводить измерение температуры при сопровождении.

Стерилизуемые таким образом ампулы разгружаются звездообразным колесом 22 и шнеком 23 и проверяются первой ИК термометров 21, 21", соответственно предусмотренных в двух пунктах измерения, находится ли температура ампул в пределах предопределенного диапазона или нет. Основываясь на сигналах от этих ИК термометров, сортирующая направляющая 24 устанавливает ампулы, которые вышли из предварительно установленного температурного диапазона как непригодные изделия, и распределяет ампулы /a/ в выходной лоток 26 для непригодных изделий или в лоток 25 для пригодных изделий.

Позиция 130 обозначает блок охлаждения, используемый для охлаждения ампул /a/, позиция 28 обозначает блок управления для стерилизатора по изобретению, именно в нем предварительно устанавливается температурный диапазон стерилизации ампул, автоматически регулируется выходная мощность микроволн, чтобы в ответ на сигналы от ИК термометров 21, 21" поддерживать рост температуры каждой ампулы в предопределенном диапазоне. Стерилизация в целом управляется на основе суждения, например, проведена ли требуемая стерилизация соответствующим образом или нет.

Теперь будут раскрыты соответствующие части стерилизатора по изобретению. Ампулы /a/, наполненные медицинской жидкостью, подаются в бункер 12. Механизм бесперебойной подачи, показанный на фиг. 2А 3С, гарантирует, что ампулы, транспортируемые шнеком из бункера в стерилизатор 10, идут без пропуска.

Более определенно, на конце бункера 12 предусмотрен шнек 13, к которому конвейерным ремнем 18 непрерывно подаются ампулы /a/, как показано на фиг. 2А и 2В.

Ампулы /a/, принимаемые в спиральную канавку 13А шнека 13, транспортируются в направлении, показанном стрелкой Х на фиг. 2А, затем подаются у конца шнека 13 к звездообразному колесу подачи 11 и, наконец, подаются грейферным конвейером 14 в стерилизатор 10 по изобретению.

Указанный бункер 12 снабжен механизмом бесперебойной подачи 120, гарантирующим, что ампулы /a/ подаются в стерилизатор непрерывно без пропуска.

Как видно на фиг. 3А, механизм бесперебойной подачи 120 включает, в частности, пару направляющих вспомогательной подачи 122, 123, между которыми обычно ампулы /a/ подвигаются конвейерным ремнем 18 к шнеку 13.

Позиция 124 обозначает фотодатчик для детектирования того, что ампула /a/ не была правильно принята в спиральную канавку 13А шнека 13 и возник пропуск. Позиция 125 обозначает пару воздушных форсунок, предусмотренных смежно с окончанием направляющих вспомогательной подачи 122, 123 в двух вертикально противоположных местах на внутренней поверхности, а позиция 126 обозначает клапан.

Пока шнек 13 непрерывно подает ампулы /a/ без какого-либо пропуска, клапан 126 остается открытым, позволяя воздушным форсункам 125 создавать воздушную заслонку, которая препятствует ампулам /a/, имеющимся между направляющими вспомогательной подачи 122, 123, находиться в соприкосновении с ампулами /a/, принятыми в спиральные канавки шнека 13А.

Когда фотодатчик 124 детектирует пропуск, т.е. виток спиральной канавки 13А шнека 13 без ампулы, клапан 126 закрывается, останавливая подачу поддува из воздушных форсунок 125 и, как видно на фиг. 3В, ампула /a/, хранящаяся между направляющими вспомогательной подачи 122, 123, подается сверху в указанный свободный виток спиральной канавки 13А. Таким образом, ампула /a/ подается в стерилизатор непрерывно без пропусков.

Обратимся к фиг. 3С. Механизм бесперебойной подачи 120 может быть расположен относительно ампулы /a1/, содержащейся между направляющими вспомогательной подачи 122, 123, и ампулами /a2/, /a3/, транспортируемым шнеком 13, так что указанным механизмом бесперебойной подачи 120 и ампулами /a1/, /a2/, /a3/ определяется равносторонний треугольник. Таким образом, обеспечивается плавная подача ампул.

Итак, ампулы /a/ подаются к грейферному конвейеру 14 стерилизатора 10 непрерывно и без пропусков.

Теперь со ссылкой на фиг. 1, 4, 5А и 5В будет раскрыт механизм, заставляющий ампулы /a/ перемещаться через стерилизатор 10.

Бесконечная цепь 17, идущая по звездочкам 15, 16, снабжена множеством корпусов подшипников 30, близко расположенных один от другого, каждый из которых снабжен пластиной 31, которая, в свою очередь, предусмотрена с каждым из конвейерных грейферов 14.

Как видно на фиг. 4, каждый корпус подшипников 30 содержит в себе верхний подшипник 32 и нижний подшипник 33, через которые проходит пара горизонтальных направляющих стержней 34, 35, стационарно установленных на стерилизаторе 10, так что корпуса подшипников 30, пластины 31 и грейферный конвейер 14 могут сохранять свои предопределенные положения во время перемещения через стерилизатор.

Обратимся к фиг. 5А. Грейферный конвейер 14 включает серию верхних треугольных выступов 36 и серию нижних треугольных выступов 37, которые параллельны друг другу и определяют пространства 38 между ними.

Как видно на фиг. 4, грейферный конвейер 14 слегка наклонен в вертикальной плоскости внутрь и ампулы /a/ при движении вместе с грейферным конвейером 14 по часовой стрелке удерживаются в наклонном положении между выступами 36, 37.

Позиция 44 обозначает рельс, приспособленный поддерживать дно каждой ампулы /a/, когда она проходит через секцию предварительного нагрева 50. Позиция 46 обозначает сортирующую направляющую для предотвращения выскальзывания ампул /a/ из грейферного конвейера 14, а позиция 40 обозначает рельс, предусмотренный внутри облучающей печи секции нагрева 70 /см. фиг. 4/.

Ампулы /a/ переносятся грейферным конвейером 14 таким образом, как описано выше, и последовательно проходят через секцию предварительного нагрева 50, секцию нагрева 70 и термостатическую секцию 110, как будет подробно раскрыто далее. Таким образом, ампулы подвергаются стерилизующей обработке.

Секция предварительного нагрева 50 будет раскрыта со ссылкой на фиг. 1 и 6А 6С.

Обратимся к фиг. 1. Ампулы, подаваемые к стерилизатору звездообразным колесом подачи 11, вводятся в секцию предварительного нагрева 50.

Как показано на фиг. 6А, секция предварительного нагрева 50 содержит кожух предварительного нагрева 60, имеющий воротообразное сечение, и внутри кожуха предварительного нагрева 60 предусмотрена пара ИК нагревателей 51, 52 с обеих сторон ампул /a/ соответственно. Позиция 53 обозначает теплоизолирующую стенку. Обратимся к фиг. 6В. И входная и выходная стороны кожуха предварительного нагрева 60 снабжены также теплоэкранирующими стенками 54 для защиты кожуха 60 от утечки тепла. Позиция 55 обозначает вырез, позволяющий головке /ah/ ампулы /a/ проходить через теплоэкранирующую стенку 54.

В секции предварительного нагрева 50 предусмотрен один ИК нагреватель в виде верхнего нагревателя, приспособленного предварительно нагревать преимущественно головку /ah/ каждой ампулы /a/, которая не наполнена медицинской жидкостью, тогда как нагреватель 52 расположен на уровне чуть ниже, чем для указанного нагревателя 51, так что предварительно нагревается внутренний промежуточный участок каждой ампулы /a/. Следует понимать, что температура этих нагревателей 51, 52 определяется, например, термопарой или тому подобным и регулируется блоком управления 28 до предварительно установленного значения.

При нагревателях излучением тепловых лучей или тому подобных, которые обычно используются, эффективность нагрева будет неадекватной и создает для соответствующих ампул /a/ неоднородный подъем температуры, поскольку эти тепловые лучи имеют длину волны, по существу равную длине волны видимых лучей, и стремятся отразиться от поверхности каждой ампулы /a/. Изобретение, напротив, использует ИК нагреватели, которые способны создавать тепло, имея длину волны от 4 до 8 мкм и наименьшую отражающую способность от поверхности ампулы, выполненной из стекла из боросиликатной соды, тем самым повышая эффективность поглощения тепла с обычного уровня 50% вплоть до 80% Таким образом, неоднородность температуры для соответствующих ампул /a/ может также быть минимизирована. Типично эти нагреватели 51, 52 нагревают ампулы /a/ почти вплоть до 50o 60oC.

Как показано на фиг. 6С, кожух предварительного нагрева 60 секции предварительного нагрева 50 поддерживается парой суппортов 56, 56, которые имеют возможность вертикального перемещения внутри пары направляющих цилиндров 57, 57 соответственно, так что блок цилиндра 61, удерживаемый элементом крестовины 58, распространяющейся между указанной парой суппортов 56, 56, может быть приведен в действие, перемещая весь кожух предварительного нагрева 60 в вертикальном направлении.

Ампулы /a/, подаваемые в стерилизатор 10 так, как было описано выше, перемещаются вместе с грейферным конвейером 14, удерживающим в себе указанные ампулы, а их головки и промежуточные участки предварительно нагреваются в этой секции предварительного нагрева 50.

Предварительный нагрев ампул /a/ в секции предварительного нагрева экономит дозу микроволнового облучения, выполняемого в секции нагрева, как будет раскрыто позже.

Даже если ампулы /a/ обладают большей или меньшей разницей температур в зависимости от условий, например, от хранения этих ампул /a/, эти ампулы /a/, когда они проходят через секцию предварительного нагрева 50, будут нагреты, по существу, до постоянной температуры.

Теперь со ссылкой на фиг. 7 13Е будет пояснена секция нагрева 70.

Ампулы /a/, прошедшие секцию предварительного нагрева 50 в стерилизаторе 10, вводятся затем в секцию нагрева 70.

Обратимся к фиг. 7. Секция нагрева 70 содержит кожух с горячим воздухом 72, распространяющимся над ампулами /a/, и облучающую печь 71, приспособленную для облучения нижней части /a/ каждой ампулы /a/.

Сперва со ссылкой на фиг. 7 9С будет раскрыта облучающая печь 71.

Обратимся снова к фиг. 7. Позиция 73 обозначает микроволновый генератор, позиция 74 обозначает квадратный волновод, действующий так, чтобы распространять микроволны, а позиция 79 обозначает поглотитель избытка микроволн. Горизонтальная часть квадратного волновода 74 образует облучающую печь 71.

Как видно на фиг. 8А, верхняя стенка облучающей печи 71 содержит пару верхних пластин 75, 76, между которыми образована щель 77.

Обратимся вновь к фиг. 4. Ампулы /a/, которые были перемещены грейферным конвейером 14 к секции нагрева 70, перемещаются через секцию нагрева 70 только своими нижними частями /al/, вставленными через щель 77 в облучающую печь 71. Здесь следует заметить, что ампулы /a/ перемещаются от входа 71а к выходу 71b облучающей печи 71 в направлении, показанном стрелкой Y, т.е. в противоположном направлении по отношению к микроволновому облучению /см. фиг. 7/.

Верхние пластины 75, 76 облучающей печи съемные, и, как показано на фиг. 9А 9С, обе или одну из этих верхних пластин 75, 76 можно заменить пластинами или пластиной требуемого размера /размеров/ и конфигурации /конфигураций/, чтобы отрегулировать ширину щели 77 и/или глубину облучающей печи 71. Позиции 78 обозначают винты крепления верхних пластин.

Рельс 40, установленный на дне облучающей печи 71, также съемный и может быть заменен рельсом требуемой высоты, чтобы отрегулировать глубину нижней части ампулы /al/. В качестве материала рельса 40 приемлем тефлон.

Рельс 40 имеет ступенчатое сечение и первые ступеньки 41 входят в зацепление с соответствующим пазом 80, образованным в дне облучающей печи, чтобы предотвратить поднятие рельса 40 /см. фиг. 9В/.

Вторые ступеньки 42 рельса 40 выступают над дном облучающей печи 71, так что даже если ампула /a/ наклонится, как показано на фиг. 10, какая-либо одна из этих вторых ступенек 42 войдет в соприкосновение с дном ампулы /a/ и тем самым предотвратит непосредственный контакт ампулы /a/ с дном облучающей печи 71. Таким образом, можно эффективно избежать нежелательной искры.

Как показано на фиг. 11, рельс 40 включает участок склона 40S и вдоль отрезка 40а, распространяющегося от указанного участка склона 40S до входа облучающей печи 71, является низким, а вдоль отрезка 40b, распространяющегося от указанного участка склона 40S до выхода облучающей печи 71, является высоким.

Фиг. 5А, 5В иллюстрируют, как ампулы /a/ удерживаются треугольными выступами 36, 37 грейферного конвейера 14 со своими участками /al/, вставленными в облучающую печь 71. Указанные нижние участки /al/ облучаются микроволнами, и медицинская жидкость, содержащаяся в соответствующих ампулах /a/, когда они движутся вдоль щели 77, за счет поглощения микроволновой энергии нагревается. Как было упомянуто в связи с фиг. 7, направление излучения микроволн обратное направлению перемещения ампулы /a/. Интенсивность микроволнового облучения ампулы /a/ повышается, когда ампулы /a/ приближаются к выходу из облучающей печи 71.

Поскольку дно каждой ампулы /a/ скользит по рельсу 40 /см. фиг. 12/, ампулы /a/, когда они перемещаются вдоль участка склона 40 рельса 40, поднимаются.

Как видно на фиг. 7, облучающая печь 71 снабжена боковой стенкой с множеством окон 82 и вырезом 83, образованным у выходного конца отрезанием боковой стенки. Как показано на фиг. 1, вдоль направляющей 84 параллельно облучающей печи 71 перемещается ИК термометр 21 с той же скоростью, что и ампула /a/, так что указанный термометр 21 может измерять через указанные окна 82 и указанный вырез 83 температуру ампулы /a/, перемещающейся внутри облучающей печи 71, определяя изменение роста температуры указанных ампул /a/.

Следует понимать, что если не нужно знать изменение роста температуры указанной ампулы /a/, ИК термометр 21 может быть зафиксирован у выходного конца облучающей печи 71.

Температура медицинской жидкости, содержащейся в ампуле /a/, может определяться в точке, где медицинская жидкость обычно имеет наивысшее значение, например в месте, смежном с поверхностью жидкости, и в месте, где медицинская жидкость обычно имеет самую низкую температуру, например рядом с дном ампулы, чтобы определить разность температур, образованную в медицинской жидкости. Однако, если имеются данные зависимости измерений, температура может определяться в одном месте.

Облучающая печь 71, как было упомянуто выше, имеет прямоугольную конфигурацию, глядя на вид сверху по фиг. 8А, и снабжена рядом с выходом 71b и входом 71а проходами 85, 86 соответственно, которые имеют одинаковую ширину, что и щель 71 /см. фиг. 6В/, так что ампулы /a/, выходящие из облучающей печи 71 по проходу 85, поглощают энергию микроволн, утекающую через выход 71 облучающей печи 71, и тем самым температура ампул /a/, которые были нагреты внутри облучающей печи 71, эффективно поддерживается вдоль прохода 85. Таким образом, после нагрева внутри облучающей печи 71 ампулы /a/ поддерживаются теплыми при движении вдоль прохода 85, а затем передаются в термостатическую секцию 110.

Ширина указанного прохода 85 такая же, как и у щели 77, и зависит от размеров ампул /a/. Например, ширина прохода 85 для ампул, имеющих диаметр 10 мм, может быть порядка 25 мм. Чтобы приспособиться к различным размерам ампул, ширина прохода может соответственно изменяться заменой элементов или компонентов.

Далее будет рассмотрен кожух с горячим воздухом 72, предусмотренный над облучающей печью 71.

Аналогично уже поясненной секции предварительного нагрева 50 кожух с горячим воздухом 72 имеет воротообразное сечение, как показано на фиг. 13а и поддерживается рычагом 91 и суппортами 92, так чтобы покрывать головки /ah/ соответствующих ампул /a/, выступающие через щель 77 облучающей печи 71.

Обратимся к фиг. 13В. Наверху кожуха с горячим воздухом 72 установлены воздухонагреватели 93а, 93b, к которым присоединены воздухопроводы 94a, 94b соответственно и которые снабжены форсунками 95 для создания завесы из горячего воздуха. Позиция 96 обозначает крышку, окружающую головки /ah/ ампул /a/ и приспособленную направлять воздушную завесу так, чтобы она надежно покрывала головки ампул /ah/.

В иллюстрируемом примере реализации кожуха с горячим воздухом 72 воздухонагреватель 93а у входной стороны обеспечивает воздушную завесу, нагреваемую примерно до 140oC, которая тем самым быстро нагревает головки /ah/ ампул /a/, последовательно вводимых в нагревательную секцию 70, тогда как воздухонагреватель 93 на выходной стороне обеспечивает воздушную завесу, нагреваемую примерно до температуры от 170oC до 180oC, и тем самым нагревает головки /ah/ ампул /a/ до предопределенной температуры стерилизации.

Позиция 97 обозначает теплоизолирующую стенку для удержания тепла внутри кожуха с горячим воздухом 72, а позиция 98, 98 обозначает ИК нагреватели, предусмотренные внутри кожуха с горячим воздухом 70 на противоположных сторонах, соответственно. Следует понимать, что эти ИК нагреватели 98,98 нагревают внутренность кожуха 72 до температуры порядка 50-60oC, поддерживая кожух 72 теплым, но они нужны не всегда.

Аналогично кожуху предварительного нагрева 60 кожух с горячим воздухом 72 включает теплоэкранирующую стенку 99 у входа и выхода ампул /a/ с обеих сторон, как показано на фиг. 13D, чтобы экранировать утечку тепла. Позиция 100 обозначает вырез, позволяющий головкам /ah/ ампул /a/ проходить через экранирующую стенку 99 без помех.

Обратимся к фиг. 13В. Позиции 101, 102 обозначают направляющие цилиндры, приспособленные поддерживать суппорт 92 с возможностью вертикального перемещения. Блок цилиндра, установленный на элементе крестовины 103, распространяющейся между суппортами 92, 92, может быть приведен в действие, чтобы переместить весь кожух с горячим воздухом 72 в вертикальном направлении.

Способ, которым ампулы /a/ нагреваются секцией нагрева, можно кратко описать следующим образом.

Ампулы /a/, выходящие из секции предварительного нагрева 50, перемещаются вдоль щели 77 облучающей печи 71 вместе с грейферным конвейером 14, удерживающим ампулы /a/, проходят через секцию нагрева 70 и во время этого прохождения облучающая печь 71 облучает нижние части ампул /al/ микроволнами, так что медицинская жидкость, содержащаяся в соответствующих ампулах /a/, поглощает эту микроволновую энергию и достаточно нагревается, чтобы стать стерилизованной. Поскольку микроволны излучаются в направлении, обратном направлению перемещения ампул /a/, интенсивность микроволн, которыми облучаются соответствующие ампулы /a/, возрастает по мере того, как они продвигаются вперед внутри печи 71, и это гарантирует, что они постепенно нагреваются вплоть до пиковой температуры, которую ампулы приобретают у выхода 71b облучающей печи 71.

Поскольку соответствующие ампулы /a/, когда они перемещаются вдоль участка склона 40S рельса 40, распространяющегося в облучающей печи 71, последовательно поднимаются, то ампулы /a/, которые при движении вдоль первой половины 40а рельса 40 были облучены на своих участках чуть ниже среднего уровня, теперь, когда они движутся от участка склона 40S по второй половине 40b рельса 40, облучаются микроволнами в основном у своих нижних участков, таким образом преимущественно нагревается и стерилизуется часть медицинской жидкости, занимающая нижнюю часть каждой ампулы /a/.

Когда эта ампула /a/ поднимается вдоль участка склона 40S рельса 40, область ампулы /a/, подвергаемая облучению микроволнами, уменьшается, и количество микроволновой энергии, поглощаемой этими ампулами /a/, также уменьшается. В результате следующие друг за другом ампулы /a/ могут облучаться микроволнами достаточно, чтобы гарантировать, что соответствующие ампулы при их перемещении от входа 71а к выходу 71b облучающей печи 71 плавно нагреваются.

Таким образом, ампулы /a/ сперва нагреваются на своих участках чуть ниже среднего уровня, как упомянуто ранее, так чтобы нагреть часть медицинской жидкости, занимающей участок каждой ампулы /a/ над указанным средним уровнем, а затем нагреваются так, что может быть однородно нагрето все количество медицинской жидкости, содержащейся в каждой ампуле /a/.

Как уже было раскрыто, механизм бесперебойной подачи 120, входящий в бункер 12, гарантирует, что стерилизатор 10 снабжается ампулами непрерывно без пропусков и тем самым доза микроволнового облучения для соответствующих ампул /a/ поддерживается на постоянном уровне. Более определенно, если вдоль грейферного конвейера, идущего через облучающую печь 71, возникает пропуск, то примерно от пяти до семи ампул /a/, существующих перед пропуском и после него будут нагреты чрезмерно с температурой выше предварительно установленной температуры стерилизации на 20 30oC и эти ампулы будут непригодны. Однако такая проблема в изобретении устраняется предусматриванием бункера с указанным механизмом бесперебойной подачи 120.

Тогда как медицинская жидкость, содержащаяся в каждой ампуле /a/, нагревается и стерилизуется облучающей печью 71, головка /ah/ этой ампулы /a/ также нагревается и стерилизуется внутри кожуха с горячим воздухом 72.

Нагреваемая таким образом до пиковой температуры у выхода 71 облучающей печи 71 ампула /a/ перемещается через проход 85 без потери этой пиковой температуры, так как при движении вдоль этого прохода ампула /a/ продолжает поглощать микроволновую энергию, утекающую через выход 71b облучающей печи 71.

Теперь со ссылкой на фиг. 14А 14D будет рассмотрена термостатическая секция 110.

Обратимся снова к фиг. 1. Ампулы /a/, прошедшие через секцию предварительного нагрева 50, а затем секцию нагрева 70, вводятся в термостатическую секцию 110.

Аналогично вышеупомянутой секции предварительного нагрева 50 и кожуху с горячим воздухом 72 термостатическая секция 110 содержит термостатический кожух 119, имеющий воротообразное сечение, как показано на фиг. 14А.

Обратимся к фиг. 14D. Термостатический кожух 119 поддерживается рычагом 111 и суппортами 112 так, чтобы распространяться над ампулами /a/, и содержит внутри пару ИК нагревателей 113, 114, расположенных с обеих сторон ампул /a/ соответственно. Позиция 115 обозначает теплоизолирующую стенку. Нагреватель 113 на сравнительно высоком уровне служит для нагрева в основном головки /ah/ каждой ампулы /a/, тогда как нагреватель 114, расположенный на сравнительно низком уровне, служит для нагрева в основном промежуточной части каждой ампулы /a/. Использование ИК нагревателя в соответствии с изобретением в общем облегчает регулирование температуры и более эффективно, чем использование нагревателя с горячим воздухом, чтобы поддерживать однородную температуру всей медицинской жидкости. Кроме того, ИК нагреватель выгоден также тем, что термостатический кожух 119 не имеет утечки тепла, обеспечиваются хорошие рабочие окружающие условия и уменьшается стоимость производства.

Аналогично кожуху предварительного нагрева 60 и кожуху с горячим воздухом 72 термостатический кожух 119 снабжен спереди и сзади теплоэкранирующими стенками 116 для предотвращения утечки тепла. Позиция 117 обозначает вырез, образованный в теплоэкранирующей стенке 116, как показан на фиг. 14В, так что головки ампул /ah/ могут свободно проходить через эти теплоэкранирующие стенки 116.

Обратимся к фиг. 14D. Термостатический корпус 119 поднимается вверх, когда приводится в действие блок цилиндра 118.

Таким образом, ампулы /a/, нагреваемые в секции нагрева 70 вплоть до пиковой температуры, проходят через термостатическую секцию 110 вместе с грейферным конвейером, удерживающим эти ампулы /a/, и в указанной термостатической секции они поддерживаются при указанной пиковой температуре.

Таким образом, ампулы /a/ нагреваются в секции нагрева 70, затем выдерживаются при заданных условиях в термостатической секции 110 и тем самым эффект стерилизации существенно повышается.

Ампулы /a/, подвергаемые стерилизующей обработке путем пропускания через секцию предварительного нагрева 50, секцию нагрева 70 и термостатическую секцию 110, разгружаемые затем звездообразным колесом 22, снимаются с грейферного конвейера 14 и транспортируются шнеком к сортирующей направляющей 24 /см. фиг. 1/.

В зависимости от сигнала, подаваемого с блока управления 28, сортирующая направляющая 24 направляет в выходной поток 25 для годных изделий только те ампулы /a/, для которых ИК термометрами 21, 21", предусмотренными в двух точках контроля температуры, было установлено, что их температура находится в предопределенном диапазоне температур стерилизации, а для других ампул /a/ указанная сортирующая направляющая 24 поворачивается по часовой стрелке, чтобы направлять их в выходной поток 26 исключительно для негодных изделий.

Над шнеком 23 предусмотрен блок охлаждения 130, как показано на фиг. 15.

Колпак 131 этого блока охлаждения 130 включает радиаторную трубу 132, как показано на фиг. 16А, В, и воздушный поток, подаваемый от вентилятора 133, вращающегося над указанной радиаторной трубой 132, охлаждается ею так, что к ампулам /a/ на выходном лотке 25 для пригодных изделий подается охлажденная воздушная завеса, чтобы охлаждать эти ампулы /a/, нагретые в стерилизаторе 10.

Работа стерилизатора, сконструированного в соответствии с изобретением, который был раскрыт выше, может быть кратко описана следующим образом.

Бункер 12, снабженный механизмом бесперебойной подачи 1 20, непрерывно без пропусков подает ампулы /a/ к грейферному конвейеру 14, который удерживает и переносит эти ампулы /a/ к стерилизатору 10.

Сперва ампулы /a/ проходят через секцию предварительного нагрева 50, причем предварительно нагревается преимущественно головка /ah/ и промежуточный участок ампул /a/.

Ампулы /a/, покидающие секцию предварительного нагрева 50, теперь проходят через секцию нагрева 70, где ампулы /a/, когда они перемещаются через облучающую печь 71, облучаются микроволнами на своих нижних участках /al/. Таким образом, медицинская жидкость, содержащаяся в каждой ампуле /a/, поглощает микроволновую энергию и нагревается достаточно для того, чтобы стать стерильной.

Поскольку ампулы /a/ движутся навстречу направлению микроволнового излучения, микроволновая энергия, действию которой подвергается ампулы /a/ при движении внутри облучающей печи 71, увеличивается, поэтому это гарантирует, что ампулы /a/ плавно нагреваются до пиковой температуры, приобретаемой ими у выхода 71b из облучающей печи 71.

Перед тем, как ампулы /a/ поднимаются участком склона 40S рельса 40, они нагреваются в основном на своих участках чуть ниже среднего уровня, что выражается в нагреве медицинской жидкости, занимающей часть ампулы /a/ выше указанного среднего уровня, когда ампулы /a/ перемещаются вдоль первой половины 40а рельса 40, определяемой по отношению к указанному участку склона 40S, а затем ампулы /a/ нагреваются в основном у своих нижних участков, когда они перемещаются вдоль второй половины 40b рельса 40, также определяемой по отношению к указанному участку склона 40S, так что вертикальная разность температуры всей медицинской жидкости, содержащейся в каждой ампуле /a/, эффективно минимизируется.

Поскольку, как указывалось ранее, ампулы /a/ достаточно облучаются микроволнами, это гарантирует, что когда они перемещаются от входа 71а к выходу 71b печи 71, ампулы плавно нагреваются.

Так как механизм бесперебойной подачи 120, предусмотренный в сочетании с бункером 12, гарантирует, что ампулы /a/ подаются в стерилизатор 10 непрерывно без каких-либо пропусков, избегается нежелательная ситуация, при которой ампулы /a/, находящиеся на грейферном конвейере до пропуска и после него, т.е. пустого места без ампул, возникшего на грейферном конвейере, облучились бы вредной избыточной дозой микроволны, и соответствующие ампулы /a/ облучаются постоянной энергией микроволн.

В то же время головки /ah/ ампул нагреваются нагревателями с горячим воздухом 93а, 93b в кожухе 72, и нагреватель 93b, предусмотренный у выхода 71b, нагревает их до предопределенной пиковой температуры, требуемой для эффективной стерилизации.

Таким образом, ампулы /a/, нагретые до предопределенной температуры стерилизации, перемещаются через проход без потери указанной температуры, а затем переносятся грейферным конвейером 14 в термостатическую секцию 110, в которой ампулы /a/ поддерживаются нагревателями 113, 114 при указанной температуре, требуемой для достижения надежной стерилизации.

Затем ампулы /a/, стерилизованные при перемещении через секцию предварительного нагрева 50, секцию нагрева 70 и термостатическую секцию 110, снимаются звездообразным разгрузочным колесом 22 с грейферного конвейера 14 и транспортируются шнеком 23 к сортирующей направляющей 24.

Сортирующая направляющая селективно переводит ампулы /a/ в выходной лоток для годных изделий 25 и в выходной лоток для негодных изделий 26. Ампулы, отсортированные на выходной лоток 25 для годных изделий, охлаждаются блоком охлаждения 130.

Пример 1. Чтобы проверить действие вышеописанного изобретения, изобретатели провели серию экспериментов, результаты которых, относящиеся к характеристике нагревания, показаны ниже.

В экспериментах авторы использовали следующую медицинскую жидкость:

Для эксперимента 1 Раствор NaCl

Для эксперимента 2 Теофиллин

Результаты экспериментального нагрева.

Лекарство NaCl 2 мл

Микроволновая мощность 2700 Вт

Общее число ампул 458

Число приемлемых изделий 458 /100%/

Число неприемлемых изделий 0 /0%/

Предварительно установленный температурный диапазон для приемлемых изделий 138,0 155,0oC

Среднее значение /для верхнего участка жидкости/ 144,4oC

Среднее значение /для нижнего участка жидкости/ 143,6oC

Максимальное значение /для верхнего участка жидкости/ 148,9oC

Максимальное значение /для нижнего участка жидкости/ 149,0oC

Минимальное значение /для верхнего участка жидкости/ 138,9oC

Минимальное значение /для нижнего участка жидкости/ 138,4oC

Результаты экспериментального нагрева.

Лекарство Теофиллин 2 мл

Микроволновая мощность 4700 Вт

Общее число ампул 1064

Число приемлемых изделий 1064 (100%)

Число неприемлемых изделий 0 (0%)

Предварительно установленный температурный диапазон для приемлемых изделий 138,0 155,0oC

Среднее значение /для верхнего участка жидкости/ 144,6oC

Среднее значение /для нижнего участка жидкости/ 144,7oC

Максимальное значение /для верхнего участка жидкости/ 148,4oC

Максимальное значение /для нижнего участка жидкости/ 148,9oC

Минимальное значение /для верхнего участка жидкости/ 140,5oC

Минимальное значение /для нижнего участка жидкости/ 141,2oC

Пример 2. Результаты сравнительного эксперимента, проводимого по поводу эффекта стерилизации, достижимого стерилизатором по изобретению и автоклавом, показаны в Таблице.

Экспериментальная стерилизация проводилась при следующих условиях:

1/ Индикаторные бациллы:

Споровая жидкость бацилл стеаротермофила АТсс 7953 /термостабильная бацилла/.

2/ Термостабильность индикаторной бациллы:

Заданная величина 121 4 мин.

3/ Дисперсная среда:

PES /0,2 Моль фосфатный буфер, 0,85% физиологический раствор, рН 7,2/.

4/ Первоначальное число бацилл:

2,8способ стерилизации закрытого контейнера и устройство для   его осуществления (варианты), патент № 2072869106

5/ Размер ампул

1 мл.

Результаты, изображенные в вышеуказанной таблице, показывают, что стерилизующий эффект стерилизатора 10 по изобретению значительно выше, а выживших бацилл соответственно меньше, чем у обычного автоклава.

Стерилизатор 10 по изобретению обладает стерилизующим эффектом, значительно превосходящим уровни стерилизации, предписанные в соответствии с общими процедурами проверки Японского общества фармакопеи и PDA /Общества инъекционной медицины США/.

Стерилизующий эффект стерилизатора 10 хорошо достигает величины FO 12, которая является индикаторным уровнем стерильности PDA.

Хотя изобретение было, в частности, показано и описано со ссылкой на предпочтительный пример реализации, специалистам в данной области понятно, что без отделения от духа и сути изобретения могут быть выполнены различные изменения формы и деталей.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ стерилизации закрытого контейнера, включающий его установку в микроволновую печь через щель в верхней стенке, соединенную с квадратным волноводом, перемещение контейнера, облучение микроволнами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, часть контейнера ниже его среднего уровня облучают вблизи хода в печь, а часть контейнера, смежную с его дном, облучают вдоль пути перемещения и у выхода из печи.

2. Устройство для стерилизации закрытого контейнера, включающее микроволновую печь, содержащую квадратный волновод, щель, выполненную в верхней стенке печи и соединенную с волноводом, грейферный конвейер, перемещающий нижний участок контейнера вдоль щели через печь, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, печь снабжена рельсом для поддержания дна контейнера, причем последний установлен с наклоном вверх вдоль щели микроволновой печи по направлению перемещения контейнера.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что рельс выполнен ступенчатым.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в нижней стенке микроволновой печи выполнены паз, при этом рельс закреплен в пазу печи.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено узлом контроля температуры, в микроволновой печи у ее выхода выполнен вырез, напротив которого установлен узел контроля.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полость в волноводе, через которую перемещают контейнеры, имеет ширину, равную ширине щели в стенке микроволновой печи.

7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что микроволновая печь установлена в устройстве с возможностью вертикального перемещения.

8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что снабжено источником горячего воздуха, причем последний установлен за микроволновой печью.

9. Устройство для стерилизации закрытого контейнера, включающее микроволновую печь, содержащую квадратный волновод, щель, выполненную в верхней стенке печи и соединенную с волноводом, грейферный контейнер, перемещающий нижний участок контейнера вдоль щели через печь, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, устройство снабжено ИК-нагревателем, причем последний установлен за микроволновой печью.

10. Устройство для стерилизации закрытого контейнера, включающее микроволновую печь, содержащую квадратный волновод, щель, выполненную в верхней стенке печи и соединенную с волноводом, грейферный конвейер, перемещающий нижний участок контейнера вдоль щели через печь, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено конвейерным ремнем, шнеком и бункером, содержащим звездообразное колесо, предназначенными для подачи закрытых контейнеров в микроволновую печь, датчиком загрузки контейнеров в витки шнека и направляющими вспомогательной подачи, соединенными с датчиками.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61L2/12 микроволнового

Патенты РФ в классе A61L2/12:
система обеззараживания медицинских и биологических опасных и потенциально опасных отходов с помощью микроволнового излучения -  патент 2480242 (27.04.2013)
устройство для комбинированной бактерицидной обработки -  патент 2228766 (20.05.2004)
способ обеззараживания инфицированных медицинских отходов и устройство для его реализации -  патент 2221592 (20.01.2004)
устройство для комбинированной бактерицидной обработки -  патент 2211051 (27.08.2003)
установка комбинированной бактерицидной обработки -  патент 2173562 (20.09.2001)
устройство для комбинированной бактерицидной обработки -  патент 2173561 (20.09.2001)
способ стерилизации материалов при помощи свч-излучения с высокой напряженностью поля и устройство для реализации способа -  патент 2161505 (10.01.2001)
способ быстрой стерилизации медицинских инструментов -  патент 2130319 (20.05.1999)
способ очистки и стерилизации медицинских инструментов -  патент 2126691 (27.02.1999)
устройство для обеззараживания, дегельментизации животноводческих стоков (варианты) -  патент 2113096 (20.06.1998)

Класс A61L2/24 устройства с программным или автоматическим управлением



Наверх