[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2086262C1 - Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants) - Google Patents

Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2086262C1
RU2086262C1 RU93018888A RU93018888A RU2086262C1 RU 2086262 C1 RU2086262 C1 RU 2086262C1 RU 93018888 A RU93018888 A RU 93018888A RU 93018888 A RU93018888 A RU 93018888A RU 2086262 C1 RU2086262 C1 RU 2086262C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasma
electrodes
working chamber
source
gas
Prior art date
Application number
RU93018888A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93018888A (en
Inventor
Виктор Николаевич Коровин
Original Assignee
Виктор Николаевич Коровин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Николаевич Коровин filed Critical Виктор Николаевич Коровин
Priority to RU93018888A priority Critical patent/RU2086262C1/en
Publication of RU93018888A publication Critical patent/RU93018888A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2086262C1 publication Critical patent/RU2086262C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, microbiology, cosmetology, cattle-breeding. SUBSTANCE: method consists in loading of articles in the working chamber and inducing of gas-discharge plasma in it. Plasma is induced by a train of pulses of electromagnetic field with a specific power of at least 0.1 W/cu.cm and mean specific power of not higher than 0.5 W/cu.cm in the pulse. The device for sterilization of articles and materials by means of plasma uses a working chamber in the form of a cover and a base with ducts for pumping-out and pumping-in of gas. The working chamber has at least three electrodes connected to the source of electric oscillations. The working chamber may have an inductance coil. The coil leads and leadouts of the source of electric oscillations are separately connected to the electrodes. EFFECT: enhanced effectiveness. 9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике стерилизации изделий и материалов и может быть использовано в медицине, микробиологии, косметологии, животноводстве и других областях народного хозяйства. The invention relates to techniques for sterilization of products and materials and can be used in medicine, microbiology, cosmetology, animal husbandry and other areas of the national economy.

В патенте РФ N 2043120, кл. А 61 L 2/14, 1995 г. описан способ стерилизации изделий и материалов, в соответствии с которым стерилизуемый предмет помещается в сосуд, охваченный электродами, из него откачивается воздух и посредством высокочастотного электромагнитного поля между электродами возбуждают газоразрядную плазму, обрабатывающую находящийся в сосуде предмет. При этом вкладываемая в плазму удельная мощность должна лежать в интервале 0,05-0,5 Вт/см3.In the patent of the Russian Federation N 2043120, cl. A 61 L 2/14, 1995 describes a method of sterilization of products and materials, according to which a sterilized object is placed in a vessel covered by electrodes, air is pumped out of it, and a high-frequency electromagnetic field between the electrodes excites a gas-discharge plasma processing the object located in the vessel . In this case, the specific power invested in the plasma should lie in the range of 0.05-0.5 W / cm 3 .

Микробиологические испытания показывают, что надежный стерилизующий эффект проявляется при вкладываемой в плазму разреженного воздуха удельной мощности 0,5 Вт/см3. И только при обработке тест-образцов из тонкой металлической фольги наблюдалась стерилизация при удельной мощности около 0,1 Вт/см3.Microbiological tests show that a reliable sterilizing effect is manifested when a specific power of 0.5 W / cm 3 is applied to the rarefied air plasma. And only when processing test samples of thin metal foil was sterilization observed at a specific power of about 0.1 W / cm 3 .

Подтверждением сказанному являются и результаты экспериментов, приведенные в примере обсуждаемой заявки, в котором содержится легко выявляемая ошибка, относящаяся к плотности вкладываемой мощности. В действительности она была не менее 1 Вт/см3. Объем стандартной стеклянной пробирки при ее внутреннем диаметре 1,5 см и длине 15 см составляет около 25 см3. Следовательно, при потребляемой от генератора мощности 30 Вт удельная объемная мощность в пробирке превышает 1 Вт/см3.This is also confirmed by the results of experiments given in the example of the application under discussion, which contains an easily identifiable error related to the density of the input power. In fact, it was at least 1 W / cm 3 . The volume of a standard glass tube with its internal diameter of 1.5 cm and a length of 15 cm is about 25 cm 3 . Therefore, at a power consumption of 30 W from the generator, the specific volumetric power in the tube exceeds 1 W / cm 3 .

При воздействии на обрабатываемые предметы плазмой с удельной мощностью 0,5 Вт/см3 и более наблюдается их значительный разогрев. В течение нескольких минут, требуемых для стерилизации, температура изделий может подниматься до 100oC и более в зависимости от их конфигурации, массы и материала. Такой разогрев для многих изделий является недопустимым и существенно ограничивает области применения рассматриваемого способа стерилизации.When exposed to processed objects with plasma with a specific power of 0.5 W / cm 3 or more, their significant heating is observed. Within a few minutes required for sterilization, the temperature of the products can rise to 100 o C or more, depending on their configuration, weight and material. Such heating for many products is unacceptable and significantly limits the scope of the sterilization method under consideration.

Уменьшить разогрев предметов можно путем снижения вкладываемой в плазму мощности, но при этом резко падает эффективность стерилизации, которую не удается повысить даже за счет существенного увеличения длительности выдержки предметов в плазменной среде. It is possible to reduce the heating of objects by reducing the power invested in the plasma, but at the same time the sterilization efficiency drops sharply, which cannot be improved even due to a significant increase in the duration of exposure of objects in a plasma medium.

Объяснение этому следует искать в механизмах воздействия плазмы на микроорганизм. Их может быть несколько. An explanation for this should be sought in the mechanisms of plasma action on the microorganism. There may be several.

Газоразрядная плазма представляет собой многокомпонентную смесь, состоящую из свободных электронов, ионов, возбужденных атомов, молекул и радикалов. Перечисленные частицы при воздействии на микроорганизмы могут привести к отрыву одного или нескольких атомов от молекул или разрыву химических связей молекулярных цепей, составляющих микроорганизмы. Такие процессы называют поверхностными физико-химическими реакциями. Gas discharge plasma is a multicomponent mixture consisting of free electrons, ions, excited atoms, molecules and radicals. The listed particles, when exposed to microorganisms, can lead to the detachment of one or more atoms from the molecules or to the breaking of the chemical bonds of the molecular chains that make up the microorganisms. Such processes are called surface physicochemical reactions.

Помимо них в микроорганизмах под воздействием плазмы происходят и фотохимические реакции. Протекание последних связано с поглощением микроорганизмами квантов ультрафиолетового излучения, возникающего в плазме при девозбуждении некоторых ее компонентов (возбужденных атомов, молекул и ионов). Поглощение фотонов может приводить к ионизации, в том числе и ступенчатой, атомов, входящих в структуры микроорганизмов, или распаду их молекулярных цепей. In addition to them, photochemical reactions occur in microorganisms under the influence of plasma. The course of the latter is associated with the absorption by microorganisms of quanta of ultraviolet radiation that occurs in a plasma upon deexcitation of some of its components (excited atoms, molecules, and ions). The absorption of photons can lead to ionization, including stepwise, of atoms entering the structure of microorganisms, or the decay of their molecular chains.

Физико-химические и фотохимические процессы могут проходить параллельно, повышая эффективность разрушения микроорганизмов. Physico-chemical and photochemical processes can take place in parallel, increasing the efficiency of the destruction of microorganisms.

Описанные процессы имеют квантово-механическую природу, и для их протекания требуется воздействие на микроорганизмы частиц с энергией несколько электрон-вольт. Таким образом, для достижения высокой вероятности гибели микроорганизмов, подвергающихся воздействию газоразрядной плазмы, необходимо вкладывать в нее мощность, превышающую некоторую пороговую величину. The described processes are of a quantum-mechanical nature, and their course requires exposure to microorganisms of particles with an energy of several electron-volts. Thus, in order to achieve a high probability of death of microorganisms exposed to a gas-discharge plasma, it is necessary to invest in it a power exceeding a certain threshold value.

Целью предлагаемого способа стерилизации является понижение температуры обрабатываемых плазмой изделий без ухудшения эффективности стерилизации. The aim of the proposed method of sterilization is to lower the temperature of plasma-processed products without compromising the effectiveness of sterilization.

Цель достигается тем, что подлежащие стерилизации изделия и материалы загружают в камеру, индуцируют в ней с помощью электромагнитного поля газоразрядную плазму при пониженном или нормальном атмосферном давлении газа и выдерживают предметы в плазменной среде. Отличием предлагаемого способа от прототипа является генерация плазмы последовательностью импульсов электромагнитного поля с удельной импульсной мощностью более 0,1 Вт/см3 и средней удельной мощностью, не превышающей 0,5 Вт/см3.The goal is achieved by the fact that the products and materials to be sterilized are loaded into the chamber, a gas-discharge plasma is induced in it by means of an electromagnetic field at a reduced or normal atmospheric pressure of the gas, and objects are kept in the plasma medium. The difference of the proposed method from the prototype is plasma generation by a pulse train of an electromagnetic field with a specific pulse power of more than 0.1 W / cm 3 and an average specific power not exceeding 0.5 W / cm 3 .

Другие отличия заключаются в том, что плазму в камере индуцируют неоднородной по объему, и зоны неоднородности циклически перемещают по ее внутреннему пространству. В процессе выдержки предметов в плазменной среде обеспечивают изменение участков их поверхностей, контактирующих с другими предметами. Other differences are that the plasma in the chamber is induced to be inhomogeneous in volume, and the zones of heterogeneity are cyclically moved along its internal space. In the process of exposure of objects in a plasma environment provide a change in the sections of their surfaces in contact with other objects.

Мощность возбуждающих плазму импульсов Pимп выбирается выше порогового уровня 0,1 Вт/см3, который определен экспериментально. Причем разрушающее воздействие возбужденных атомов на микроорганизмы наблюдается и после прекращения индуцирующих плазму импульсов электромагнитного поля, так как время жизни возбужденных частиц (например, атомов кислорода) может достигать несколько десятков секунд (патент Франции N 8914584, кл. А 61 L 2/14, опубл. 1991 г. ). Следовательно, период Т повторения импульсов можно выбирать в широком временном интервале, доходящем до нескольких секунд. Длительностьτ импульсов должна быть достаточной для развития процесса генерации плазмы (обычно не менее нескольких микросекунд). Верхний предел длительности импульсов ограничивается допустимой средней вкладываемой мощностью Pср.доп=0,5 Вт/см3 и выбирается из соотношения tmax≅ T(Pср.доп/Pимп).
Максимальная величина мощности в импульсе ограничивается возможными процессами разрушения или изменения свойств обрабатываемых изделий и зависит от их массы, материала и других факторов. Ориентировочное значение допустимой импульсной мощности, при котором еще не происходит изменение свойств инструментов, выполненных из нержавеющей стали, составляет 10 Вт/см3. Для других изделий значение импульсной мощности целесообразно подобрать экспериментально.
The power of the pulses exciting the plasma P imp is chosen above a threshold level of 0.1 W / cm 3 , which is determined experimentally. Moreover, the destructive effect of excited atoms on microorganisms is also observed after the termination of plasma-inducing electromagnetic field pulses, since the lifetime of excited particles (for example, oxygen atoms) can reach several tens of seconds (French patent N 8914584, class A 61 L 2/14, publ. . 1991). Therefore, the pulse repetition period T can be selected in a wide time interval reaching several seconds. The pulse duration τ should be sufficient for the development of the plasma generation process (usually at least a few microseconds). The upper limit of the pulse duration is limited by the allowable average input power P avr dop = 0.5 W / cm 3 and is selected from the relation t max ≅ T (P avr dop / P imp ).
The maximum value of power per pulse is limited by the possible processes of destruction or change in the properties of the processed products and depends on their mass, material and other factors. The estimated value of the permissible pulse power, at which there is still no change in the properties of tools made of stainless steel, is 10 W / cm 3 . For other products, the value of the pulse power is advisable to choose experimentally.

Возбуждение неоднородной плазмы и циклическое перемещение зон неоднородностей по внутреннему объему рабочей камеры приводит к созданию в ней диффузионных потоков активных частиц, увеличению частоты соударения последних с микроорганизмами и повышению эффективности стерилизации. The excitation of an inhomogeneous plasma and the cyclic displacement of zones of inhomogeneities along the internal volume of the working chamber leads to the creation of diffusion flows of active particles in it, an increase in the frequency of collisions of the latter with microorganisms, and an increase in sterilization efficiency.

Такой режим может быть обеспечен, например, использованием нескольких пространственно разнесенных возбудителей, которые циклически подключаются к источнику электрических колебаний. Причем последний может работать в интервале от низких до сверхвысоких частот. Возможно пространственное управление параметрами плазмы и с помощью неоднородного внешнего магнитного поля, напряженность которого циклически меняется в пространстве камеры. This mode can be provided, for example, by using several spatially separated pathogens that are cyclically connected to a source of electrical vibrations. Moreover, the latter can work in the range from low to ultra-high frequencies. It is possible to spatially control the plasma parameters using an inhomogeneous external magnetic field, the intensity of which cyclically changes in the chamber space.

Чтобы обеспечить надежную стерилизацию всех поверхностей предметов, предусмотрено их перемещение, устраняющее участки поверхностей, постоянно закрытые от воздействия плазмы. To ensure reliable sterilization of all surfaces of objects, their movement is provided, eliminating surface areas that are constantly closed from plasma.

Известно устройство для стерилизации инструментов и приспособлений посредством плазмы (а. с. ЧССР N 231847, кл. А 61 L 2/14, опубл. 1984 г.), которое содержит рабочую камеры с подвижными плоскими электродами, соединенными с источником напряжения 220 В, 50 Гц. Стерилизация происходит под действием плазмы, образованной в разреженной смеси газов гелия и аргона. Недостатком этого устройства является невысокая эффективность и надежность стерилизации, так как в камере отсутствуют плазменные потоки и не обеспечивается обработка всех поверхностей вложенных изделий. Например, участки, контактирующие с подстилающей поверхностью или другими предметами, могут остаться зараженными микроорганизмами. Для повышения эффективности стерилизации в обсуждаемом устройстве необходимо создавать газовый разряд большой мощности, приводящий к сильному разогреву обрабатываемых изделий. A device is known for sterilizing instruments and devices using plasma (a.s. Czechoslovakia N 231847, class A 61 L 2/14, publ. 1984), which contains a working chamber with movable flat electrodes connected to a voltage source of 220 V, 50 Hz. Sterilization occurs under the influence of plasma formed in a rarefied mixture of helium and argon gases. The disadvantage of this device is the low efficiency and reliability of sterilization, since there are no plasma flows in the chamber and processing of all surfaces of the embedded products is not ensured. For example, areas in contact with the underlying surface or other objects may remain contaminated with microorganisms. To increase the sterilization efficiency in the device under discussion, it is necessary to create a gas discharge of high power, leading to a strong heating of the processed products.

Целью изобретения является уменьшение температуры обрабатываемых изделий и повышение надежности стерилизации. The aim of the invention is to reduce the temperature of the processed products and increase the reliability of sterilization.

Достигается этом тем, что устройство для стерилизации изделий и материалов выполнено на основе разъемной (крышка и основание) рабочей камеры, имеющей каналы напуска и откачки газа в ее внутренний объем, и электроды, соединенные с источником электрических колебаний. Но в отличие от прототипа камера оснащена по крайней мере тремя электродами, которые порознь подключены к выводам управляемого источника электрических колебаний. This is achieved by the fact that the device for sterilization of products and materials is made on the basis of a detachable (cover and base) working chamber having channels for inlet and pumping gas into its internal volume, and electrodes connected to a source of electrical vibrations. But unlike the prototype, the camera is equipped with at least three electrodes that are separately connected to the terminals of a controlled source of electrical oscillations.

Использование трех и более электродов в совокупности с управляемым источником позволяет индуцировать в камере плазменные сгустки, циклически перемещающиеся по ее объему и повышающие эффективность обработки, как это было описано ранее. The use of three or more electrodes in combination with a controlled source allows the induction of plasma clots in the chamber, cyclically moving through its volume and increasing the processing efficiency, as described previously.

Другое отличие заключается в том, что крышка (или ее внутренняя поверхность) выполнена из электропроводящего материала и является одним из электродов. Благодаря этому обеспечивается эффективное возбуждение плазмы практически во всех участках камеры и одновременно упрощается ее конструкция. Another difference is that the cover (or its inner surface) is made of electrically conductive material and is one of the electrodes. This ensures effective excitation of plasma in almost all parts of the chamber and at the same time simplifies its design.

Кроме того, для отрыва предметов, изготовленных из магнитного материала, от подстилающей поверхности и взаимного их перемещения, повышающих надежность стерилизации, в верхней части камеры установлены электромагниты. Их обмотки соединены с блоком управления и создают магнитное поле, пронизывающее внутренний объем камеры. In addition, to tear objects made of magnetic material away from the underlying surface and move them together to increase sterilization reliability, electromagnets are installed in the upper part of the chamber. Their windings are connected to the control unit and create a magnetic field that penetrates the inner volume of the chamber.

На фиг. 1 представлено схематически предлагаемое устройство. Оно содержит рабочую камеру, выполненную в виде откидывающейся крышки 1 и основания 2. В камере на решетчатой подставке 3 размещены обрабатываемые предметы 4. Камера имеет каналы напуска 5 и откачки 6 газа и оснащена электродами 7, соединенными с выходами управляемого источника электрических колебаний 8. Электроды могут быть расположены как внутри камеры, так и на ее внешней поверхности. В первом случае возможна генерация плазмы токами НЧ или ВЧ, во втором возможно реализовать разряд на ВЧ или высоковольтными импульсами на НЧ. В последнем случае газ в камере может быть при нормальном атмосферном давлении. In FIG. 1 shows a schematic of the proposed device. It contains a working chamber made in the form of a hinged lid 1 and a base 2. In the chamber on the trellised stand 3, processed objects are placed 4. The chamber has channels for inlet 5 and gas pumping 6 and is equipped with electrodes 7 connected to the outputs of a controlled source of electrical oscillations 8. Electrodes can be located both inside the camera and on its outer surface. In the first case, plasma generation by low-frequency or high-frequency currents is possible; in the second, it is possible to realize a discharge at high-frequency or high-voltage pulses at low-frequency. In the latter case, the gas in the chamber may be at normal atmospheric pressure.

На крышке 1 установлены электромагниты 9, соединенные с блоком управления 10, который связан с управляемым источником электрических колебаний 8 и блоком питания 11. Electromagnets 9 are mounted on the lid 1, connected to a control unit 10, which is connected to a controlled source of electrical oscillations 8 and a power supply 11.

При использовании крышки в качестве электрода она соединяется с одним из выходов управляемого источника. When using the cover as an electrode, it connects to one of the outputs of the controlled source.

Работа устройства происходит следующим образом. После загрузки предметов 4 в рабочую камеру и закрытия крышки 1 производится откачка воздуха через канал 6 до создания требуемого разрежения. При необходимости в камеру через канал 5 осуществляется подача рабочего газа. The operation of the device is as follows. After loading items 4 into the working chamber and closing the lid 1, air is pumped out through the channel 6 until the required vacuum is created. If necessary, the working gas is supplied to the chamber through channel 5.

По достижении необходимого давления включается управляемый источник электрических колебаний 8, и в камере индуцируется неоднородная по объему пульсирующая плазма. За счет циклической подачи разрядных импульсов на различные электроды плазменные сгустки перемещаются по объему камеры, создавая диффузионные потоки активных частиц, повышающие эффективность процесса стерилизации. Upon reaching the required pressure, a controlled source of electric oscillations 8 is turned on, and a pulsating inhomogeneous volume plasma is induced in the chamber. Due to the cyclic supply of discharge pulses to various electrodes, plasma clumps move along the chamber volume, creating diffusion flows of active particles, which increase the efficiency of the sterilization process.

Во время плазменной обработки предметов через обмотки электромагнитов 9 циклически пропускаются импульсы тока от блока управления 10, в результате чего происходит отрыв предметов, изготовленных из магнитного материала, от поверхности подставки 3 и их перемещение по объему камеры. Этот процесс обеспечивает обработку всей поверхности предметов и повышает надежность стерилизации. During the plasma treatment of objects through the windings of electromagnets 9, current pulses from the control unit 10 are cyclically passed, as a result of which objects made of magnetic material are detached from the surface of the stand 3 and their movement along the chamber volume. This process provides processing of the entire surface of objects and increases the reliability of sterilization.

С окончанием требуемого времени обработки предметов в плазменной среде прекращается работа источника электрических колебаний и электромагнитов, и через канал 5 в камеру напускается воздух или другой газ для выравнивания внутреннего и внешнего давлений. После этого может быть открыта крышка для использования простерилизованных предметов. With the end of the required time for processing objects in a plasma medium, the source of electrical oscillations and electromagnets ceases to work, and air or other gas is introduced into the chamber through channel 5 to equalize internal and external pressures. After that, the lid can be opened to use sterilized items.

В патенте ФРГ N 3000709, кл.А 61 L 2/14, опубл. 1981 г. предложено устройство для стерилизации предметов газоразрядной плазмой, создаваемой в рабочей камере с помощью индуктора, представляющего собой катушку индуктивности, концы которой соединены с источником ВЧ колебаний. Существенным недостатком такого технического решения является сложность устройства согласования источника ВЧ колебаний с индуктором. При этом в согласующем устройстве неизбежно теряется часть мощности. In the patent of Germany N 3000709, class A 61 L 2/14, publ. In 1981, a device was proposed for sterilizing objects with a gas-discharge plasma created in the working chamber using an inductor, which is an inductor, the ends of which are connected to a source of RF oscillations. A significant drawback of this technical solution is the complexity of the device matching the source of RF oscillations with the inductor. Moreover, in the matching device, part of the power is inevitably lost.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.

Цель достигается тем, что в устройстве для стерилизации изделий и материалов имеется рабочая камера, выполненная в виде крышки и основания с каналами откачки и напуска газа, катушка индуктивности и источник электрических колебаний. Но в отличие от прототипа камера оснащена электродами, которые образуют в ней газоразрядные промежутки, и к электродам порознь подключены концы катушки индуктивности и выводы источника электрических колебаний. The goal is achieved by the fact that the device for sterilization of products and materials has a working chamber made in the form of a cover and a base with channels for pumping and inlet of gas, an inductor and a source of electrical oscillations. But unlike the prototype, the camera is equipped with electrodes that form gas-discharge gaps in it, and the ends of the inductance coil and the conclusions of the source of electrical vibrations are separately connected to the electrodes.

Достоинство такого технического решения заключается в том, что электроды с катушкой индуктивности выполняют одновременно функции согласующего устройства и устройства возбуждения плазмы. При этом уменьшаются потери и упрощается цепь согласования источника электрических колебаний с рабочей камерой. Последнее обусловлено тем, что величина выходного напряжения источника в данном устройстве существенно ниже, чем в прототипе. Необходимая для поджига разряда высокая разность потенциалов между электродами достигается за счет резонанса напряжений в последовательном колебательном контуре, образованном катушкой индуктивности и конденсаторами, получающимися за счет наличия электрической емкости между соответствующими электродами. The advantage of this technical solution lies in the fact that the electrodes with an inductor simultaneously perform the functions of a matching device and a plasma excitation device. At the same time, losses are reduced and the coordination circuit of the source of electrical oscillations with the working chamber is simplified. The latter is due to the fact that the magnitude of the output voltage of the source in this device is significantly lower than in the prototype. The high potential difference between the electrodes necessary for igniting the discharge is achieved due to the voltage resonance in the series oscillatory circuit formed by the inductor and capacitors resulting from the presence of an electric capacitance between the respective electrodes.

На фиг. 2 схематически показана рабочая камера с устройством возбуждения и согласования (а) и эквивалентная схема последнего в отсутствие плазмы (б). In FIG. 2 schematically shows a working chamber with an excitation and matching device (a) and an equivalent circuit of the latter in the absence of plasma (b).

Рабочая камера выполнена в виде крышки 1 и основания 2, в котором размещаются обрабатываемые предметы. Камера имеет каналы напуска 3 и откачки 4 газа, и оснащена электродами 5-8, которые могут располагаться как на внешней поверхности основания, так и внутри камеры. Основание камеры охвачено витками катушки индуктивности 9, концы которой соединены с электродами 5 и 6, а электроды 7 и 8 соединены с выводами источника электрических колебаний 10. Конденсаторы C1 и C2 на фиг.2б образованы соответственно электродами 5,7 и 6,8. Штриховыми линиями 11 показаны силовые линии напряженности электрического поля внутри камеры. Настройка цепи возбуждения и согласования в резонанс с частотой источника колебаний 10 осуществляется подбором числа витков катушки 9 и изменением площади электродов 5-8. The working chamber is made in the form of a cover 1 and a base 2, in which the processed objects are placed. The chamber has channels of inlet 3 and gas evacuation 4, and is equipped with electrodes 5-8, which can be located both on the outer surface of the base and inside the chamber. The base of the chamber is covered by turns of the inductor 9, the ends of which are connected to the electrodes 5 and 6, and the electrodes 7 and 8 are connected to the terminals of the source of electrical oscillations 10. The capacitors C1 and C2 in Fig.2b are formed respectively by electrodes 5.7 and 6.8. The dashed lines 11 show the lines of force of the electric field inside the chamber. Setting the excitation circuit and matching into resonance with the frequency of the oscillation source 10 is carried out by selecting the number of turns of the coil 9 and changing the area of the electrodes 5-8.

Работа устройства для стерилизации изделий происходит следующим образом. После загрузки предметов в рабочую камеру закрывается крышка 1 и производится откачка воздуха через канал 4 до создания требуемого разрежения. При необходимости в камеру через канал 3 может подаваться рабочий газ. The operation of the device for sterilization of products is as follows. After loading the items into the working chamber, the lid 1 is closed and air is pumped out through the channel 4 until the required vacuum is created. If necessary, working gas can be supplied to the chamber through channel 3.

По достижении требуемого разрежения включается источник электрических колебаний 10, и в камере индуцируется газоразрядная плазма. Для уменьшения температуры обрабатываемых предметов источник колебаний работает в импульсном режиме, как это было описано выше. Upon reaching the required vacuum, the source of electrical oscillations 10 is turned on, and a gas-discharge plasma is induced in the chamber. To reduce the temperature of the processed objects, the oscillation source operates in a pulsed mode, as described above.

С окончанием необходимой выдержки предметов в плазменной среде выключается источник колебаний 10, и через канал 3 в камеру напускается воздух или другой газ для выравнивания внутреннего и внешнего давлений. После этого может быть открыта крышка 1 для использования простерилизованных предметов. With the end of the necessary exposure of objects in a plasma medium, the oscillation source 10 is turned off, and air or other gas is introduced into the chamber through channel 3 to equalize the internal and external pressures. After that, the lid 1 can be opened for the use of sterilized objects.

В некоторых частных случаях оказывается проще и удобнее конструкция, в которой крышка рабочей камеры выполнена из токопроводящего материала и является одним из электродов, соединенных с выводом источника электрических колебаний, и/или, когда к одному из электродов подключены одновременно конец катушки индуктивности и вывод источника. In some special cases, it turns out to be simpler and more convenient design in which the lid of the working chamber is made of conductive material and is one of the electrodes connected to the output of the source of electrical oscillations, and / or when the end of the inductor and the output of the source are connected to one of the electrodes at the same time.

На фиг. 3 схематически показаны примеры выполнения рабочих камер и их подключение к источнику колебаний в частных случаях. Использованы цифровые обозначения, соответствующие фиг. 2. In FIG. 3 schematically shows examples of the implementation of the working chambers and their connection to the source of oscillation in special cases. The numerals used in accordance with FIG. 2.

В конструкциях, изображенных на фиг.3а,б, г металлическая крышка 1 является одним из электродов и соединена с корпусом устройства и одним из выводов источника колебаний 10, а электроды 5 и 6 охватывают основание камеры 2 по ее периметру. На фиг.3г катушка индуктивности 9 выполнена в виде плоской расходящейся спирали (спираль Архимеда), расположенной на дне основания 2, концы которой соединены с электродами 5 и 8. На фиг. 3в, электроды 7 и 5 размещены на противоположных сторонах основания камеры 2. In the structures shown in figa, b, d, the metal cover 1 is one of the electrodes and is connected to the device body and one of the conclusions of the oscillation source 10, and the electrodes 5 and 6 cover the base of the chamber 2 along its perimeter. In Fig. 3d, the inductor 9 is made in the form of a flat diverging spiral (Archimedes spiral) located on the bottom of the base 2, the ends of which are connected to the electrodes 5 and 8. In FIG. 3c, electrodes 7 and 5 are placed on opposite sides of the base of the chamber 2.

Порядок работы приведенных на фиг. 3 устройств аналогичен описанному выше. The operating procedure shown in FIG. 3 devices is similar to that described above.

На фиг. 4 показана обобщенная блок-схема плазменного стерилизатора. Она состоит из следующих узлов: 1 разъемная рабочая камера с элементами возбуждения в ней газоразрядной плазмы. Внутреннее пространство камеры в зависимости от вида обрабатываемых предметов может быть разбито на секции или представлять собой каналы, где размещаются предметы (в том числе и в упаковках); 2 управляемый источник электрических колебаний, связанный с элементами возбуждения плазмы; 3 фильтр микробиологической очистки газа, напускаемого в рабочую камеру; 4 электроуправляемый клапан в канале напуска газа; 5 электроуправляемый клапан в канале откачки газа; 6 насос, создающий разрежение газа в рабочей камере; 7 датчик положения крышки рабочей камеры; 8 датчик давления газа в рабочей камере; 9 датчик мощности газового разряда; 10 устройство перемещения предметов; 11 блок управления и контроля; 12 элементы индикации; 13 блок питания. In FIG. 4 shows a generalized block diagram of a plasma sterilizer. It consists of the following units: 1 detachable working chamber with excitation elements in it of a gas-discharge plasma. The internal space of the camera, depending on the type of processed items, can be divided into sections or canals, where items are placed (including in packages); 2 controlled source of electrical oscillations associated with plasma excitation elements; 3 filter microbiological purification of gas poured into the working chamber; 4 electrically controlled valve in the gas inlet channel; 5 electrically controlled valve in the gas pumping channel; 6 pump, creating a rarefaction of gas in the working chamber; 7 position sensor cover of the working chamber; 8 gas pressure sensor in the working chamber; 9 gas discharge power sensor; 10 device for moving items; 11 control and monitoring unit; 12 elements of indication; 13 power supply.

Введение в схему стерилизатора электроуправляемых клапанов 4,5 и датчиков 7-9, контролирующих параметры режима обработки предметов, позволяет автоматизировать работу устройства и в совокупности с фильтром микробиологической очистки 3 напускаемого газа и устройством перемещения предметов 10 повысить надежность стерилизации. The introduction of electrically controlled valves 4,5 and sensors 7-9 into the sterilizer circuit that control the parameters of the item processing mode allows you to automate the operation of the device and, together with the microbiological filter 3 of the inlet gas and the item transfer device 10, increase the reliability of sterilization.

В качестве устройства перемещения предметов могут использоваться электромагниты, пьезоэлектрические или электромеханические вибраторы и др. Electromagnets, piezoelectric or electromechanical vibrators, etc. can be used as a device for moving objects.

При использовании в качестве рабочего газа в камере остаточного воздуха каналы напуска и откачки газа могут быть совмещены в один, где между рабочей камерой и откачивающим насосом устанавливается трехходовой электроуправляемый переключатель. When used as a working gas in the residual air chamber, the gas inlet and exhaust channels can be combined into one, where a three-way electrically controlled switch is installed between the working chamber and the pump out.

Работа стерилизатора аналогична работе описанных выше устройств и дополнительных пояснений не требует. The operation of the sterilizer is similar to the operation of the devices described above and does not require additional explanations.

Claims (9)

1. Способ стерилизации изделий и материалов посредством плазмы, включающий их загрузку в рабочую камеру, индуцирование в ней электромагнитным полем газоразрядной плазмы при пониженном или нормальном атмосферном давлении газа и выдержку предметов в плазменной среде, отличающийся тем, что плазму индуцируют последовательностью импульсов электромагнитного поля с вкладываемой в импульсе удельной мощностью не менее 0,1 Вт/см3 и средней удельной мощностью не более 0,5 Вт/см3.1. A method of sterilizing products and materials by means of plasma, including loading them into a working chamber, inducing a gas-discharge plasma in it with an electromagnetic field at a reduced or normal atmospheric pressure of a gas, and holding objects in a plasma medium, characterized in that the plasma is induced by a pulse train of an electromagnetic field with in a pulse with a specific power of not less than 0.1 W / cm 3 and an average specific power of not more than 0.5 W / cm 3 . 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индуцируют неоднородную плазму и зоны неоднородности циклически перемещают по внутреннему объему рабочей камеры. 2. The method according to claim 1, characterized in that an inhomogeneous plasma is induced and zones of heterogeneity are cyclically moved along the internal volume of the working chamber. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в процессе выдержки предметов в плазменной среде обеспечивают изменение участков из поверхностей, контактирующих с внутренними поверхностями рабочей камеры и другими предметами. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the process of exposure of objects in a plasma environment provide a change in areas of surfaces in contact with the internal surfaces of the working chamber and other objects. 4. Устройство для стерилизации изделий и материалов посредством плазмы, содержащее рабочую камеру, выполненную в виде крышки и основания, с каналами откачки и напуска газа в ее внутренний объем и электродами, соединенными с источником электрических колебаний, отличающееся тем, что рабочая камера оснащена по крайней мере тремя электродами, которые подключены к выходам управляемого источника электрических колебаний. 4. Device for sterilizing products and materials by plasma, containing a working chamber made in the form of a cover and a base, with channels for pumping and letting gas into its internal volume and electrodes connected to a source of electrical vibrations, characterized in that the working chamber is equipped with at least at least three electrodes that are connected to the outputs of a controlled source of electrical oscillations. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что крышка выполнена из токопроводящего материала и является одним из электродов. 5. The device according to claim 4, characterized in that the cover is made of conductive material and is one of the electrodes. 6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что в верхней части камеры установлены электромагниты, обмотки которых соединены с блоком управления и создают магнитное поле, пронизывающее внутренний объем камеры. 6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that in the upper part of the chamber there are electromagnets, the windings of which are connected to the control unit and create a magnetic field that penetrates the inner volume of the chamber. 7. Устройство для стерилизации изделий и материалов посредством плазмы, содержащее рабочую камеру, выполненную в виде крышки и основания, с каналами откачки и напуска газа в ее внутренний объем, катушку индуктивности и источник электрических колебаний, отличающееся тем, что рабочая камера оснащена электродами, образующими в ней разрядные промежутки, и к электродам порознь поключены концы катушки индуктивности и выводы источника электрических колебаний. 7. A device for sterilizing products and materials by plasma, containing a working chamber made in the form of a cover and a base, with channels for pumping and letting gas into its internal volume, an inductor and an electric oscillation source, characterized in that the working chamber is equipped with electrodes forming there are discharge gaps in it, and the ends of the inductance coil and the conclusions of the source of electrical oscillations are separately connected to the electrodes. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что к одному из электродов подключены одновременно конец катушки индуктивности и вывод источника электрических колебаний. 8. The device according to p. 7, characterized in that the end of the inductor and the output of the source of electrical oscillations are connected simultaneously to one of the electrodes. 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что крышка выполнена из токопроводящего материала и является одним из электродов. 9. The device according to claim 7 or 8, characterized in that the cover is made of conductive material and is one of the electrodes.
RU93018888A 1993-04-12 1993-04-12 Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants) RU2086262C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93018888A RU2086262C1 (en) 1993-04-12 1993-04-12 Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93018888A RU2086262C1 (en) 1993-04-12 1993-04-12 Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93018888A RU93018888A (en) 1995-10-20
RU2086262C1 true RU2086262C1 (en) 1997-08-10

Family

ID=20140169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93018888A RU2086262C1 (en) 1993-04-12 1993-04-12 Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2086262C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3907C2 (en) * 2008-05-27 2009-12-31 Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы Device for plasma sterilization of medical instruments
RU2559780C2 (en) * 2013-12-30 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Remote decontamination of objects and device to this end
US10178874B2 (en) 2009-04-07 2019-01-15 Ozonica Limited Sterilisation of package articles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент РФ N 2043120, кл. A 61 L 2/14, 1995. 2. Авторское свидетельство Чехословакии N 231847, кл. A 61 L 2/14, 1984. 3. Патент ФРГ N 3000709, кл. A 61 L 2/14, 1981. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3907C2 (en) * 2008-05-27 2009-12-31 Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы Device for plasma sterilization of medical instruments
US10178874B2 (en) 2009-04-07 2019-01-15 Ozonica Limited Sterilisation of package articles
RU2559780C2 (en) * 2013-12-30 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Remote decontamination of objects and device to this end

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2756739B1 (en) Cold plasma sterilization devices and associated methods
US5087418A (en) Process for dry sterilization of medical devices and materials
US4348357A (en) Plasma pressure pulse sterilization
JP5886851B2 (en) Sterilization system and gas filling method
EP0465569B1 (en) Process and apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US20040037736A1 (en) Plasma sterilisation system
US6113851A (en) Apparatus and process for dry sterilization of medical and dental devices and materials
EP2135625B1 (en) Microwave plasma sterilizing device and method
JP3974442B2 (en) Sterilization apparatus and sterilization method
KR970074970A (en) Glow discharge plasma processing method and apparatus
JPWO2007049595A1 (en) Sterilization sterilizer
KR20150118581A (en) Device and method for treating biological tissue with a low-pressure plasma
RU2086262C1 (en) Method of sterilization of articles and materials by means of plasma and device for its realization (variants)
WO2007080907A1 (en) Sterilization method and plasma sterilization apparatus
US20040161361A1 (en) Apparatus and method for sterilization of medical equipments, pharmaceutical products and biologically contaminated articles
RU2067003C1 (en) Object treating method and apparatus
RU95120972A (en) METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING SURFACES OF BODIES AND MATERIALS
KR100545569B1 (en) Apparatus and Method for Sterilization of Medical Equipments, Pharmaceutical Products and Biologically Contaminated Articles
JP3762375B2 (en) Plasma sterilizer
JPH07184618A (en) Sterilization of vessel with plasma and aseptic filling method
JP4386650B2 (en) Sterilizer
Martens et al. Sterilization of medical products using gas plasma technology
KR100458112B1 (en) Hydrogen Peroxide Plasma Sterilization System
US3522167A (en) Electrohydraulic sterilizing apparatus
US11525768B2 (en) Electric pulse generation system using capacitive coupling