способ подготовки воды для обеззараживания одежды

Формула изобретения

Способ подготовки воды для обеззараживания одежды, включающий воздействие на воду электромагнитным полем, отличающийся тем, что воздействие осуществляют частотно-модулированным электромагнитным полем напряженностью от 0,003 до 5 А/м, несущей частотой от 0,001 до 10 МГц, модулирующей частотой от 1 до 300 Гц и девиацией несущей частоты от 5 Гц в течение не менее 20 с.

Описание изобретения к патенту

Заявленное изобретение относится к способам подготовки воды для обработки одежды из тканей, трикотажа и нетканых материалов широкого ассортимента (видов) и назначения (специального, защитного, при ликвидации последствий различных природных и техногенных катастроф и эпидемий, медицинского, повседневного, а также одежды для детей и др.).

В настоящее время нередко возникает необходимость в наличии и применении одежды, обладающей бактерицидными свойствами. Это обусловлено, прежде всего, периодическим появлением и распространением различных патогенных микроорганизмов.

Подобные свойства одежда может приобрести благодаря относительно простой и дешевой процедуре - обработке специальными бактерицидными препаратами (жидкостями). Например, используемую в настоящее время одежду для медицинских нужд обеззараживают в основном различными хлорсоединениями, в частности, используют вещества алкибензилдиметиламмоний хлорид (катамин АБ), хлоргексидина биглюконат и др. (смотри, например, патент России №2159825 по классу D04Н 1/44, А41D 31/00, опубликованный 27.11.2000).

В качестве прототипа выбран патент RU №2087608, Способ стирки и дезинфекции. Этот способ предусматривает воздействие переменным электрическим полем на объект стирки, погруженный в моющую жидкость, при этом на моющую жидкость также непрерывно воздействуют механическими колебаниями с частотой, выбранной в диапазоне 20 Гц - 14 кГц, создаваемыми находящимся в ней (моющей жидкости) телом с антиадгезионной поверхностью - вибратором, вызывающими на границе раздела с жидкостью экзоэлектронную эмиссию, что создает в моющей жидкости переменное электрическое поле вышеуказанной частоты.

Однако этот способ имеет следующие недостатки:

- во-первых, применяются моющие средства, а таковые включают химические препараты, вследствие чего на обработанной ткани даже после полоскания в той или иной мере остаются токсичные вещества;

- во-вторых, механические колебания, применяемые при стирке, способствуют разрушению ткани и сокращению срока ее службы;

- в-третьих, процесс стирки весьма длителен и трудоемок.

Технической задачей изобретения является создание способа подготовки воды, исключающего механическое воздействие, создаваемое вибратором, которое разрушает одежду и сокращает срок ее службы, т.е. увеличение срока службы обработанной специально подготовленной водой одежды за счет исключения деформирующего и портящего ее процесса, кроме этого, исключающего также применение токсичных моющих веществ при обработке и сокращение трудоемкости и времени обработки одежды. Т.е. способа, обеспечивающего неразрушающую и не портящую внешний вид изделий обработку одежды широкого назначения, безопасной для человека при носке.

Эта задача решается за счет того, что способ подготовки воды для обеззараживания одежды включает воздействие на воду электромагнитным полем. При этом воздействие осуществляют частотно-модулированным электромагнитным полем с напряженностью от 0,003 до 5 А/м, несущей частотой от 0,001 до 10 МГц, модулирующей частотой от 1 до 300 Гц и девиацией несущей частоты от 5 Гц в течение не менее 20 секунд.

Таким образом, самое распространенное и легкодоступное на Земле вещество - обычная вода (Н₂О) может применяться в качестве обеззараживающей жидкости, т.к. при воздействии на воду фазово-модулированным электромагнитным полем с указанными параметрами происходит изменение ее структуры, вследствие чего создаются условия, неблагоприятные для размножения микроорганизмов, изменяется растворимость в ней белков и аминокислот. Эти свойства воды переносятся и на одежду, поверхность которой обрабатывается ею.

Техническим результатом является эффективность применения обработанной, подготовленной данным способом воды для обеззараживания одежды, повышение срока службы такой одежды, исключение ее токсичности в результате обеззараживания, сокращение времени и трудоемкости процесса обработки одежды, что особенно существенно при массовом процессе обработки, а также обеспечение сохранения обработанной таким способом одеждой бактерицидных свойств в течение длительного времени и при этом простота способа подготовки воды.

Заявленный способ проиллюстрирован блок-схемой, представленной на чертеже.

Блок-схема содержит генератор низкой (модулирующей) частоты 1 (1-300 Гц), соединенный с входом частотно-модулирующего устройства 2, к другому входу которого подключен генератор несущей частоты 3 (0,001-10 МГц). К выходу устройства 2 подключен вход усилителя 4. Выход усилителя 4 подключен к излучателю 5. Излучатель 5 и резервуар для обрабатываемой жидкости (воды) 6, который представляет собой емкость из не электропроводящего материала, помещены внутри экранированной камеры 7. Резервуар 6 соединен трубопроводом 8, снабженным краном 9, с опрыскивателем 10. 11 - обрабатываемая одежда.

Например, данная система может быть реализована с помощью следующих приборов. В качестве генератора 1 может быть использован генератор сигналов низкочастотный Г3-118. В качестве частотного модулятора 2 и усилителя 4 может быть использован генератор Л31 (совмещающий в себе функции этих устройств). При работе устройства в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц излучатель представлял собой катушку индуктивности, имеющую 50 витков. Индуктивность катушки составляла L=0,1 Гн. При работе в диапазоне частот от 0,1 МГц до 10 МГц использовалось 5 витков коаксиального кабеля волновым сопротивлением 50 Ом. Для изготовления экранированной камеры могут быть использованы тонкие металлические листы, фольга или даже сетка из электропроводящих материалов, т.е. она изготавливается из простых и дешевых материалов, что удешевляет способ обеззараживания одежды и расширяет возможность его применения.

Максимальная мощность, потребляемая устройствами 1-5, невелика и не превышает 80 Вт·ч.

Перед включением генератора 1, амплитудно-модулирующего устройства 2, генератора несущей 3, усилителя 4, излучателя 5 резервуар 6 наполняют водой и помещают вместе с излучателем в экранированную камеру 7. Экранированная камера является электропроводящей, замкнутой, заземленной и защищает окружающую среду от действия электромагнитного поля.

Во время работы генератор низкой частоты 1 подает сигнал на вход частотного модулятора 2. Одновременно на другой вход частотного модулятора 2 подается электрический сигнал с генератора несущей частоты 3. С выхода частотного модулятора 2 сигнал поступает на вход усилителя 4 и с его выхода на излучатель 5. В результате прохождения через излучатель 5 частотно-модулированного электрического тока в пространстве экранированной камеры 7 генерируется частотно-модулированное электромагнитное поле, которое воздействует на воду в резервуаре 6. Вода обрабатывается этим полем в течение не менее 20 секунд. После этого некоторое количество воды, обработанной частотно-модулированным электромагнитным полем, определяемое объемом опрыскивателя, при открывании крана 9 через трубопровод 8 поступает в опрыскиватель 10 и с его помощью наносится на одежду 11.

Авторами были проведены эксперименты по оценке эффективности бактерицидных свойств одежды, обработанной частотно-модулированным электромагнитным полем. Была использована емкость 6 объемом 30 л, установленная на расстоянии 10 см от излучателя 5. В качестве исследуемого образца были взяты комплекты белья из трикотажного материала (облегающие брюки и свитер-водолазка). В качестве объекта экспериментов использовалась Escherichia coli (кишечная палочка). Предварительно белье из трикотажного материала и воду стерилизовали при температуре 100-120°С, затем воду обрабатывали частотно-модулированным электромагнитным полем, модулирующая частота которого соответствовала диапазону 1-300 Гц. После этого стерильное белье пропитывали раствором, содержащим определенную концентрацию клеток Escherichia coli, в соответствии с установленной микробиологической методикой (смотри Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. М.: Медицина, 1972, с.389). Далее на одежду путем опрыскивания до увлажнения порядка 10-30% наносилась обработанная частотно-модулированным электромагнитным полем вода. Увлажненную одежду помещали в благоприятные условия для роста и размножения Escherichia coli (непрерывная аэрация, температура 32°С, смотри Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. М.: Медицина, 1972, с.390), которые строго соблюдались в течение всего периода культивирования. По истечении 3 и 10 суток проводили контроль бактериальной обсемененности путем инкубации образцов ткани (1 см²) на мясопептонном агаре (питательная среда микроорганизмов) с последующим подсчетом колоний. Отбор образцов ткани производили путем вырезания квадратов площадью 1 см². Количество квадратов, вырезанных из каждого изделия, равнялось 10. Результаты высевов обрабатывались статистически и выводились средние значения количества микроорганизмов.

Данные экспериментов отражены в таблице, где представлены зависимости количества микроорганизмов от различных параметров частотно-модулированного электромагнитного поля (напряженности, несущей частоты, времени воздействия, модулирующей частоты, девиации частоты), воздействующего на воду, которая, в свою очередь, наносилась на одежду. Как можно видеть из таблицы 1, количество колоний Escherichia coli при нанесении на одежду воды, обработанной частотно-модулированным электромагнитным полем, существенно меньше, чем при обработке одежды водой, не подвергавшейся воздействию поля (контроль). Следует заметить, что стандартный период времени, принятый в микробиологических исследованиях, равен 3 суткам (смотри Мейнелл Дж., Мейнел Э. Экспериментальная микробиология. М.: Мир, 1967).

Влажность воздуха при эксперименте была не более 60%, что обеспечивалось непрерывной аэрацией и достаточно высокой температурой.

Исследуемые образцы одежды по истечении стандартного периода времени не уничтожались и не стерилизовались, а находились в специальных условиях, благоприятных для культивирования колоний Escherichia coli. Следующий подсчет количества колоний микроорганизмов производился уже по прошествии 10 суток.

Таблица
№ п.п.	Несущ. частота, МГц	Модулир. частота, Гц	Девиация частоты, Гц	Напряжен. поля, А/м	Время обработки, с	Количество колоний E.coli, шт./мл
						Через 3 сут	Через 10 сут
Контроль	0	0	0	0	0	8000	8000
1	0,001	1	5	0,003	20	700	2000
2	0,01	10	50	0,1	30	600	2500
3	0,1	20	100	0,25	40	600	2800
4	0,3	50	250	0,5	50	800	2100
5	0,5	100	500	1	60	1100	3000
6	1	150	750	2	70	500	2900
7	5	200	1000	3	80	600	3000
8	7	250	1250	4	90	700	2000
9	10	300	1500	5	100	900	2400

Концентрация микроорганизмов после 10 суток культивирования на образцах одежды, увлажненных водой, обработанной частотно-модулированным электромагнитным полем, увеличилась по сравнению с концентрацией микроорганизмов после 3 суток. Следовательно, с течением времени после обработки бактерицидные свойства одежды постепенно ухудшаются и достигают минимума по прошествии 10 суток.

Эксперименты также показали, что бактерицидное свойство воды наиболее интенсивно проявляется при обработке ее частотно-модулированным электромагнитным полем в диапазоне напряженностей от 0,003 до 5 А/м и в интервале модулирующих частот от 1 до 300 Гц. Также эти же свойства лучше проявлялись в интервале несущих частот от 0,001 до 10 МГц и девиацией частоты несущей от 5 Гц.

Варьирование времени воздействия частотно-модулированного электромагнитного поля на воду не приводит к существенному изменению бактерицидных свойств одежды.

Известно, что полученная подобным способом вода передает свои бактерицидные свойства при разбавлении не обработанной электромагнитным полем (авторами данный эффект был проверен и подтвержден при десятикратном разбавлении). Другими авторами было обнаружено, что водные растворы изменяют свои физико-химические свойства при сверхмалых разведениях от 10^-13 М до 10^-17 М (Бурлакова Е.Б. Особенности действия сверхмалых доз биологически активных веществ и физических факторов низкой интенсивности // Российский химический журнал. 1999. Т.XLIII. №5, с.3-11. Блюменфельд Л.А. Понятие конструкции в биологической физике. К вопросу о механизме действия сверхмалых доз // Российский химический журнал. 1999. Т.XLIII. №5, с.15-20).

Таким образом, предложенный способ подготовки воды для обеззараживания одежды безопасен для человека, который будет ее носить, является не дорогостоящим и позволяет сохранить бактерицидные свойства одежды при попадании на нее влаги (в виде дождевых осадков и др.), при ее загрязнении и при этом не портит саму одежду и не сокращает сроков ее износа. Описанный способ может найти применение при чрезвычайных ситуациях, в медицине, в фармацевтической, пищевой отраслях промышленности, а также для других нужд, когда необходимо придать одежде бактерицидные свойства в кратчайшие сроки.