RU2091080C1

RU2091080C1 - Electron-beam sterilizer

Info

Publication number: RU2091080C1
Application number: RU94001006A
Authority: RU
Original assignee: Шаповалв Александр Иванович
Priority date: 1994-01-12
Filing date: 1994-01-12
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: electron-beam sterilizer has electron accelerator with system of transverse deflection of electron beam, auxiliary electromagnet which deflects electron beam at variable angle in direction in which sterilized articles move, vacuum sterilizing chamber, and transport system for moving sterilized articles. Transport system is provided with mechanism for turning over the articles. Transport system is positioned in sterilization chamber. EFFECT: provision for surface sterilization of surgical instruments and volumetric sterilization of small-mass medical articles directly at medical institutions. 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для поверхностной стерилизации хирургических и диагностических инструментов, зубных протезов, посуды, а также объемной стерилизации изделий небольшой массы перчаток, катетеров, повязок и непосредственно в лечебных учреждениях. The invention relates to medical equipment and can be used for surface sterilization of surgical and diagnostic instruments, dentures, utensils, as well as volumetric sterilization of products of a small mass of gloves, catheters, dressings and directly in medical institutions.

Известны устройства, осуществляющие стерилизацию медицинских изделий электронным лучом, например установка на заводе в городе Кургане (Абрамян Е.А. Промышленные ускорители электронов. Энергоатомиздат, 1986, с. 206), содержащая ускоритель электронов, стерилизационную камеру, транспортную систему (см. рис. 9.10). В этой установке применимы ускорители электронов, генерирующие электронный луч большой энергии и мощности, поэтому эта установка является крупногабаритной, установлена в отдельном здании, применение ее в обычных лечебных учреждениях невозможно. Known devices that sterilize medical devices with an electron beam, for example, installation at a factory in the city of Kurgan (EA Abramyan, Industrial Electron Accelerators. Energoatomizdat, 1986, p. 206), containing an electron accelerator, a sterilization chamber, a transport system (see Fig. 9.10). In this installation, electron accelerators that generate an electron beam of high energy and power are applicable, therefore this installation is large, installed in a separate building, its use in ordinary medical institutions is impossible.

Наиболее близким устройством по совокупности признаков является электронно-лучевой стерилизатор Electropulse фирмы Energy Sciences Inc. (Абрамян Е.А. Промышленные ускорители электронов. Энергоатомиздат. 1986, с. 207), также имеющий ускоритель электронов, стерилизационную камеру, транспортную систему (см. рис. 9.11). Этот стерилизатор, хотя и имеет меньшие габариты, однако рассчитан на стерилизацию только одного вида медицинских изделий ленточных перевязочных материалов. Система отклонения /развертки/ электронного луча этого стерилизатора позволяет отклонять /развертывать/ его /за счет применения протяженного катода/ только поперек движения стерилизуемого изделия, что не позволяет использовать его для стерилизации изделий сложной формы. Транспортная система, доставляющая изделие в стерилизационную камеру, представляет собой конвейер, вход в камеру является открытым и облучение изделий производится в атмосфере воздуха, что приводит к образованию вредных для здоровья людей газов /озона, окислов азота/, поэтому приходится применять систему для выброса вредных газов в атмосферу, что ухудшает экологическую обстановку в зоне действия стерилизатора. The closest device in terms of features is the Electropulse electron beam sterilizer from Energy Sciences Inc. (Abramyan EA Industrial electron accelerators. Energoatomizdat. 1986, p. 207), also having an electron accelerator, a sterilization chamber, and a transport system (see Fig. 9.11). This sterilizer, although it has smaller dimensions, however, is designed to sterilize only one type of medical device of tape dressings. The deflection / scan / electron beam system of this sterilizer allows you to deflect / deploy / him / through the use of an extended cathode / only across the movement of the sterilized product, which does not allow it to be used to sterilize products of complex shape. The transport system that delivers the product to the sterilization chamber is a conveyor, the entrance to the chamber is open and the products are irradiated in an atmosphere of air, which leads to the formation of harmful gases / ozone, nitrogen oxides /, therefore, it is necessary to use a system to release harmful gases into the atmosphere, which worsens the environmental situation in the area of the sterilizer.

Основными техническими результатами, достигаемыми при реализации изобретения, являются уменьшение габаритов и веса устройства, что позволит устанавливать его непосредственно в обычных лечебных учреждениях, возможность стерилизации широкого ассортимента медицинских изделий, в том числе с поверхностью сложной формы, а также предотвращение образования и выброса в атмосферу вредных газов. The main technical results achieved during the implementation of the invention are to reduce the size and weight of the device, which will allow it to be installed directly in conventional medical institutions, the ability to sterilize a wide range of medical devices, including those with a complex shape, and also to prevent the formation and release into the atmosphere of harmful gases.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в электронно-лучевом стерилизаторе, содержащем ускоритель электронов с системой развертки электронного луча, стерилизационную камеру и транспортную систему для перемещения стерилизуемого объекта, система развертки электронного луча содержит дополнительные средства для его развертки с переменным углом вдоль направления движения стерилизуемого изделия, транспортная система выполнена возвратно-поступательной и размещена в стерилизационной камере, стерилизационная камера выполнена герметичной и снабжена системой вакуумной откачки. These technical results are achieved by the fact that in an electron-beam sterilizer containing an electron accelerator with an electron beam scanning system, a sterilization chamber and a transport system for moving the object to be sterilized, the electron beam scanning system contains additional means for scanning it with a variable angle along the direction of movement of the sterilized product , the transport system is made reciprocating and placed in a sterilization chamber, the sterilization chamber is made ene sealed and provided with a vacuum pumping system.

На фиг. 1 приведена функциональная схема, на которой изображены основные узлы стерилизатора; на фиг. 2 отдельно стерилизационный блок с механизмом перемещения дверцы, продольный разрез; на фиг. 3 отдельно стерилизационный блок с механизмом переворота изделия, поперечный разрез; на фиг. 4 схема облучения изделия в продольном направлении. In FIG. 1 is a functional diagram showing the main components of the sterilizer; in FIG. 2 separate sterilization unit with door movement mechanism, longitudinal section; in FIG. 3 separately sterilizing unit with a product revolution mechanism, cross section; in FIG. 4 diagram of the irradiation of the product in the longitudinal direction.

В состав электронно-лучевого стерилизатора входят следующие основные узлы (фиг. 1). The composition of the electron beam sterilizer includes the following main nodes (Fig. 1).

Ускоритель 1 электронов с системой развертки луча, предназначенный для генерации электронного луча и перемещения его по изделию. Electron accelerator 1 with a beam sweep system, designed to generate an electron beam and move it around the product.

Вакуумная стерилизационная камера 2, в которой происходит облучение изделия. Vacuum sterilization chamber 2, in which the product is irradiated.

Транспортная система 3, предназначенная для доставки изделий в камеру и обратно, перемещения его в процессе облучения и переворота. Transport system 3, designed to deliver products to the camera and back, moving it during irradiation and coup.

Система 4 управления, обеспечивающая управление всеми системами стерилизатора, измерение параметров стерилизатора, дозиметрический контроль, поиск неисправностей при отказе стерилизатора. The control system 4, providing control of all sterilizer systems, measuring sterilizer parameters, dosimetric monitoring, troubleshooting in case of failure of the sterilizer.

Система 5 питания, предназначенная для питания ускорителя и других систем стерилизатора. Power system 5, designed to power the accelerator and other sterilizer systems.

Система 6 откачки и напуска, предназначенная для вакуумной откачки стерилизационной камеры 2 и напуска в нее воздуха. System 6 pumping and inlet, designed for vacuum pumping the sterilization chamber 2 and the inlet of air into it.

Конструктивно стерилизационная камера 2, ускоритель 1 электронов и транспортная система 3 объединены в стерилизационный блок 7, обозначенный на фиг. 1 пунктиром, сечения которого приведены на фиг. 2 и 3. Стерилизационный блок 7 представляет собой объем (см. фиг. 2 и 3), со всех сторон закрытый биологической защитой (на фиг. 2 и 3 заштрихована), обеспечивающей снижение уровня гамма-излучения за ее пределами до безопасного для человека /фонового/ значения. Биологическая защита выполнена разборной и представляет собой кожух из свинцовых блоков. Structurally, the sterilization chamber 2, the electron accelerator 1 and the transport system 3 are combined into a sterilization unit 7, indicated in FIG. 1 by a dotted line, sections of which are shown in FIG. 2 and 3. The sterilization unit 7 is a volume (see FIGS. 2 and 3), covered on all sides by a biological shield (shaded in FIGS. 2 and 3), which reduces the level of gamma radiation outside it to a level safe for humans / background / value. Biological protection is made collapsible and is a casing of lead blocks.

Ускоритель 1 электронов состоит из инжектора 8 электронов, ускоряющей системы 9 и устройства 10 вывода луча. Ускоритель 1 представляет собой отпаянную вакуумную конструкцию, не содержащую внешних вакуумных насосов. На ускоряющей системе 9 находится фокусирующий соленоид 11, предназначенный для фокусировки электронного луча. Устройство 10 вывода луча содержит фольгу для вывода электронного луча из ускорителя. The electron accelerator 1 consists of an electron injector 8, an accelerating system 9, and a beam output device 10. The accelerator 1 is a sealed vacuum structure that does not contain external vacuum pumps. On the accelerating system 9 is a focusing solenoid 11, designed to focus the electron beam. The beam output device 10 comprises a foil for outputting an electron beam from an accelerator.

Электромагнит 12 поперечной развертки луча служит для развертки луча поперек движения стерилизуемых изделий. Электромагнит 13 продольной развертки луча служит для развертки луча вдоль направления движения стерилизуемых изделий. The lateral beam electromagnet 12 is used to scan the beam across the movement of the sterilized products. The electromagnet 13 longitudinal scan of the beam is used to scan the beam along the direction of motion of the sterilized products.

Стерилизационная камера 2, в которой происходит облучение изделий, представляет собой герметичный откачиваемый объем. Для ввода стерилизуемых изделий в камеру она снабжена герметичной дверцей 15, перемещающейся в вертикальном направлении с помощью механизма 16 привода дверцы. The sterilization chamber 2, in which the products are irradiated, is a sealed evacuated volume. To enter the sterilized products into the chamber, it is equipped with a sealed door 15, moving in the vertical direction using the door drive mechanism 16.

Транспортная система 3, предназначенная для перемещения стерилизуемых изделий, представляет собой телескопическую конструкцию, на которой шарнирно закреплен держатель 18 стерилизуемых изделий с установочной решеткой 19. Для поворота держателя 18 стерилизуемых изделий используется механизм 20 переворота. The transport system 3, designed to move the sterilized products, is a telescopic structure on which the holder 18 of the sterilized products with the mounting grid 19 is pivotally mounted. The rotation mechanism 20 is used to rotate the holder 18 of the sterilized products.

Стерилизатор работает следующим образом. The sterilizer works as follows.

Стерилизуемые изделия предварительно закрепляются на установочной решетке 19. При необходимости установочная решетка со стерилизуемыми изделиями может быть вакуумно упакована в полиэтиленовую пленку. The products to be sterilized are pre-fixed on the installation grid 19. If necessary, the installation grid with the products to be sterilized can be vacuum-packed in a plastic film.

Дверца 15 стерилизационной камеры 2 открывается /опускается/ и держатель стерилизуемых изделий 18 выдвигается из камеры. На фиг. 2 опущенная дверца 15 и выдвинутый держатель 18 показаны пунктиром. The door 15 of the sterilization chamber 2 is opened / lowered / and the holder of the sterilized products 18 is pulled out of the chamber. In FIG. 2, the lowered door 15 and the extended holder 18 are shown in broken lines.

Держатель 18 вдвигается внутрь камеры 2 и останавливается, дверца 15 закрывается /поднимается/. The holder 18 moves into the chamber 2 and stops, the door 15 closes / rises /.

Стерилизационная камера 2 откачивается до давления не более 10 гПа. The sterilization chamber 2 is pumped out to a pressure of not more than 10 hPa.

Включается ускоритель и начинается процесс стерилизации. Ускоритель работает в непрерывном режиме и генерирует луч средней мощностью 300 350 Вт с энергией электронов 400 500 кэВ. The accelerator turns on and the sterilization process begins. The accelerator operates in a continuous mode and generates a beam with an average power of 300 350 W with an electron energy of 400 500 keV.

Выводимый из ускорителя луч развертывается поперек движущегося держателя и одновременно развертывается вдоль держателя, все время оставаясь на его поверхности. Иллюстрация данного процесса в продольном направлении приведена на фиг. 4. Направление движения держателя 18 стерилизуемых изделий показано стрелками. Предельные углы отклонения в продольном направлении составляют + 45 и 45^o относительно вертикальной оси ускорителя. Диапазон продольного отклонения луча 21, выводимого из устройства 10 вывода, изменяется от 0^o в начале зоны облучения (фиг. 4а), затем, увеличиваясь (фиг. 4б), достигает значения 90 ±45^o в центре зоны облучения (фиг. 4в), после чего снова уменьшается (фиг. 4г), становясь равным 0^o в конце зоны облучения (фиг. 4д). Таким образом, на каждую точку поверхности стерилизуемого изделия луч за время стерилизации падает в продольном направлении с переменными углами от + 45 до 45^o относительно вертикальной оси изделия, при этом соответствующим образом изменяются углы вылета отраженных от поверхности изделия электронов, также участвующих в процессе стерилизации. Все это вместе снижает величину "мертвых зон" облучения, обеспечивая стерилизацию поверхностей сложной формы и боковых поверхностей изделий. Скорость движения держателя 18 изделий в процессе облучения является переменной /максимальной на краях зоны облучения и минимальной в центре/ с тем, чтобы обеспечить постоянство величины стерилизующей дозы на единицу поверхности изделия. Управление разверткой луча и скоростью движения держателя 18 изделий осуществляется системой 4 управления и измерений (фиг. 1).The beam discharged from the accelerator is deployed across the moving holder and at the same time is deployed along the holder, all the while remaining on its surface. An illustration of this process in the longitudinal direction is shown in FIG. 4. The direction of movement of the holder 18 of the sterilized products is shown by arrows. The limiting angles of deviation in the longitudinal direction are + 45 and 45 ^o relative to the vertical axis of the accelerator. The longitudinal deviation range of the beam 21 outputted from the output device 10 varies from 0 ^o at the beginning of the irradiation zone (Fig. 4a), then, increasing (Fig. 4b), reaches a value of 90 ± 45 ^o in the center of the irradiation zone (Fig. 4c) and then decreases again (Fig. 4d), becoming equal to 0 ^o at the end of the irradiation zone (Fig. 4e). Thus, at each point on the surface of the sterilized product, the beam during the sterilization time falls in the longitudinal direction with variable angles from + 45 to 45 ^o relative to the vertical axis of the product, while the emission angles of the electrons reflected from the surface of the product that are also involved in the sterilization process change accordingly. All this together reduces the magnitude of the "dead zones" of radiation, providing sterilization of surfaces of complex shape and side surfaces of products. The speed of movement of the product holder 18 during the irradiation process is variable / maximum at the edges of the irradiation zone and minimum at the center / so as to ensure that the sterilizing dose per unit surface area is constant. Management of the sweep of the beam and the speed of the holder 18 of the product is carried out by the control and measurement system 4 (Fig. 1).

При достижении держателем 18 конца зоны облучения ускоритель выключается, держатель 18 останавливается и с помощью механизма 20 переворота (фиг. 4) переворачивается на 180^o относительно поперечной оси. Процесс переворота держателя 18 показан на фиг. 2 пунктиром. После переворота изделие стерилизуется с обратной стороны при его движении в обратную сторону, после чего держатель /18/ останавливается и ускоритель выключается.When the holder 18 reaches the end of the irradiation zone, the accelerator is turned off, the holder 18 is stopped and, using the overturn mechanism 20 (Fig. 4), is turned 180 ^° relative to the transverse axis. The flipping process of the holder 18 is shown in FIG. 2 dotted lines. After the coup, the product is sterilized from the back when it moves in the opposite direction, after which the holder / 18 / stops and the accelerator turns off.

С помощью системы 6 откачки и напуска (фиг. 1) напускается воздух в стерилизационную камеру 2. Using the pumping and inlet system 6 (FIG. 1), air is introduced into the sterilization chamber 2.

Дверца 15 стерилизационной камеры 2 открывается, держатель объекта 18 выдвигается из камеры. Установочная решетка 19 с простерилизованными изделиями вынимается из держателя 18 и на ее место вставляется решетка с нестерилизованными изделиями, после чего процесс стерилизации повторяется. При необходимости установочная решетка 19 с простерилизованными в одном направлении изделиями может быть повернута на 90^o вокруг вертикальной оси, вставлена в держатель 18 и изделия простерилизованы вдоль другой оси.The door 15 of the sterilization chamber 2 opens, the holder of the object 18 extends from the chamber. The installation lattice 19 with sterilized products is removed from the holder 18 and a lattice with unsterilized products is inserted in its place, after which the sterilization process is repeated. If necessary, the mounting grid 19 with products sterilized in one direction can be rotated 90 ^° around the vertical axis, inserted into the holder 18 and the products are sterilized along the other axis.

Claims

An electron-beam sterilizer containing an electron accelerator with a system for transverse deflection of the electron beam, a sterilization chamber with a transport system for moving the sterilized products, characterized in that it is equipped with a means for deflecting the electron beam with a variable angle along the direction of movement of the sterilized products, made in the form of an electromagnet, the sterilization chamber is sealed and equipped with a vacuum pumping system and a sealed door, while the transport system is made ozvratno-progressive, it has a mechanism coup sterilized products and placed in the sterilization chamber.