способ обеззараживания объектов

Формула изобретения

Способ обеззараживания объектов, включающий обработку объекта излучением, отличающийся тем, что обработку производят одним или несколькими импульсами излучения, преимущественно видимого и/или инфракрасного, с областью спектра не менее 0,3 мкм и энергетическими экспозициями на объекте не менее 1 Дж/м² за один импульс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а также может быть использовано в биологии, космической технике и других областях для обеззараживания твердых, жидких и газообразных объектов.

Известен способ обеззараживания объектов при атмосферном давлении, заключающийся в том, что на объект воздействуют нагретым до 60 - 180^oC воздухом в течение 60 - 150 мин [1].

Этот способ имеет существенные недостатки:

- большая длительность процесса обеззараживания,

- высокие энергозатраты, обусловленные низкими величинами теплоемкости и теплопроводности воздуха,

- ограниченная применимость для обеззараживания инструмента (например, у скальпелей при температурах ~160^oC начинается внутренняя перестройка материала).

Известен способ импульсного теплового обеззараживания объектов, при котором на объект воздействуют нагретым до (2- 6) 10³K газов (воздухом, аргоном), инжектируемым в камеру; время обработки составляет ~10^-3с [2].

Этот способ имеет существенные недостатки:

- возможность обеззараживания только твердых объектов, выполненных из температуроустойчивых материалов (металлы, стекло, керамика);

- высокие энергозатраты для нагрева рабочего газа;

- необходимость использования сложных установок адиабатического сжатия газов с высокими импульсными давлениями (десятки атмосфер), большими массами, габаритами и трудоемкостью изготовления.

Известен способ обеззараживания объектов, при котором на объект воздействуют ультрафиолетовым излучением с областью спектра от 0,2 до 0,3 мкм при поверхностной плотности мощности падающего излучения около 1 Вт/м² в течение 15 мин и более [3].

Этот способ, принятый авторами в качестве прототипа, имеет существенные недостатки:

- вредное действие УФ-излучения на организм человека,

- выделение в процессе обработки большого количества озона,

- необходимость использования в источниках УФ-излучения дефицитных материалов, прозрачных в области спектра 0,2 - 0,3 мкм: кварцевое стекло, увиолевое стекло, лейкосапфир и др.,

- высокие энергозатраты, вследствие низкого излучательного КПД существующих источников бактерицидного УФ-излучения (до 10%).

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- сокращение времени обеззараживания,

- снижение энергозатрат,

- повышение безопасности персонала,

- расширение сферы применения обеззараживания оптическим излучением на объекты, непрозрачные для бактерицидного УФ-излучения (изделия из стекла, перевязочные и упаковочные материалы, жидкие среды и т.п.).

Это достигается тем, что обработку объектов производят импульсами оптического излучения, преимущественно видимого и/или инфракрасного, с областью спектра не менее 0,3 мкм и энергетическими экспозициями на объекте не менее 1 Дж/м² за один импульс.

Существенными отличиями предлагаемого способа обеззараживания являются следующие:

- обработку ведут импульсами оптического излучения,

- область спектра излучения не менее 0,3 мкм,

- поверхностная плотность энергии падающего излучения на объекте (энергетическая экспозиция или доза излучения) составляет не менее 1 Дж/м² за один импульс.

Авторам не известны способы или устройства для обеззараживания объектов, в которых обработку объектов производили бы импульсным излучением видимого или инфракрасного диапазонов, с областью спектра не менее 0,3 мкм. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям "новизна" и "существенные отличия".

Работа способа.

Подлежащий обеззараживанию объект помещают вблизи источника импульсного оптического излучения, например стеклянной импульсной лампы, и производят один или несколько импульсов. Попадание излучения на объект приводит к уменьшению числа жизнеспособных микроорганизмов - их инактивации.

В предлагаемом способе обеззараживания положительного эффекта достигают, в основном, за счет величины поверхностной плотности энергии на объекте (энергетической экспозиции, дозы облучения). Минимальная энергетическая экспозиция составляет D_мин = 1 Дж/м² за один импульс. Если величина D меньше 1 Дж/м², то эффекта обеззараживания не достигают. При необходимости обеззараживания повышенными дозами излучения (например, для стерилизации объектов, контаминированных стойкими к излучению микроорганизмами) объект обрабатывают несколькими импульсами, поскольку инактивация микроорганизмов является эффектом, кумулятивным относительно дозы облучения. Увеличение энергетической экспозиции свыше 10⁴Дж/м² за один импульс нецелесообразно из-за фотохимической деструкции полимерных конструкционных материалов (фторопласт, оргстекло), приводящей к ухудшению их оптических и механических характеристик (потемнение, образование трещин и т.п.).

При изменениях интегральной дозы излучения в этих пределах (от 1 до 10⁴ Дж/м²) возможны вариации пиковой плотности мощности излучения (облученности) E_п от 10² до 10⁶ Вт/м² и длительности импульса _и от 10^-6 до 10^-2с; эти величины определяются конструкцией и режимом питания конкретного источника излучения, используемого для обработки объектов. За основной обобщенный параметр обеззараживающего излучения принимают величину дозы облучения (энергетической экспозиции) D на обрабатываемом объекте ( D E_пи ).

Способ обеззараживания был апробирован в Научно-исследовательском институте профилактической токсикологии и дезинфекции на двух тест-культурах: спорах сенной палочки Bacillus Subtilis и Bacillus Licheniformis.

Тест-объекты (стеклянные пластинки размерами 10 10 мм с контаминированными на них спорами в количестве N₀ = 10³ - 10⁶) подвергали обработке проходящим со стороны подложки импульсным излучением со спектром = 0,3-2,7 мкм и энергетическими экспозициями от 100 до 2 10⁵ Дж/м². После облучения каждый тест-объект помещали в пробирку со стерильной водой объемом 5 мл, на вибрационном столе производили смыв бактериальной культуры в течение 1 ч, затем смывную суспензию разливали в чашки Петри порциями объемом от 0,5 до 2 мл каждая, чашки заливали питательным бульоном и помещали в термостат с температурой 37^oC, где выдерживали их двое суток. Затем подсчитывали число колоний в чашках, из которого определяли остаточное количество жизнеспособных клеток в облученной популяции микроорганизмов N_D. Эффект обеззараживания проявлялся в сильном уменьшении (в 400 - 2000 раз) числа жизнеспособных микроорганизмов после облучения. (Акт апробирования прилагается).

Результаты испытаний приведены также в таблице, где использованы следующие обозначения:

D - доза облучения,

N₀ - количество колониеобразующих единиц на тест-объекте до облучения,

N_D - количество жизнеспособных клеток на тест-объекте после облучения дозой D.

Источники информации

1. ОСТ 42-21-2-85. Стерилизация и дезинфекция изделий медицинского назначения. Методы, средства и режимы М., 1986, с. 13

2. Патент СССР N 805969, кл. A 61 L 2/14, 1991.

3. Облучатель типа ОДПИ-2x8-01 для дезинфекции парикмахерского инструмента. Светотехника, 1991, N 11, с. 30р