устройство для радиационной стерилизации эндоскопов

Формула изобретения

Устройство для радиационной стерилизации эндоскопов, содержащее расположенный внутри толстостенного контейнера источник ионизирующего излучения и транспортер, соединенный с приводом, обеспечивающим поступательное перемещение транспортера, отличающееся тем, что источник ионизирующего излучения выполнен в виде источника электронов с выходным фольговым окном, устройство снабжено блоком питания с фидерами для соединения с источником электронов, в стенках контейнера выполнены каналы для фидеров и для ввода и вывода транспортера с эндоскопом, транспортер выполнен в виде толстостенной крышки, а привод выполнен с возможностью вращательного перемещения эндоскопа относительно оси эндоскопа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ускорительной техники, конкретно к технике ускорителей электронов, и может быть использовано для радиационной стерилизации эндоскопов других медицинских изделий в клинических условиях.

Для радиационной стерилизации медицинских изделий используются различные источники ионизирующего излучения, например, радиоактивные изотопы и ускорители электронов. Все известные стерилизационные установки предназначены для промышленной стерилизации серийной продукции и расположены в специальных помещениях, где защитой персонала от ионизирующего излучения служат бетонные стены толщиной до 2,8 м в зависимости от мощности источника ионизирующего излучения [1, 2, 3] Такие стерилизационные установки имеют большие габаритные размеры, вес и стоимость. Их использование в клинических условиях нецелесообразно.

Из известных конструкций стерилизационных устройств ближайшим аналогом является устройство стерилизации медицинских изделий [4] Устройство содержит источник ионизирующего излучения (радиоактивный изотоп), расположенный в защитном контейнере, и транспортер с четырьмя вращающимися камерами облучения. Транспортер вводит камеры облучения в полость контейнера, где объекты облучения подвергаются облучению. Длина источника ионизирующего излучения соответствует длине объектов облучения. После получения необходимой дозы транспортер выводит объекты облучения из контейнера.

Однако, использование радиоактивного изотопа в качестве источника ионизирующего излучения связано с рядом проблем, среди которых основные - опасность при загрузке и выгрузке изотопа в контейнер, захоронение отработавшего изотопа, опасность при эксплуатации и в аварийных ситуациях (излучение изотопа невозможно выключить). Это приводит к нецелесообразности использования известного устройства, особенно, в клинических условиях.

В соответствии с этим была поставлена задача создания легко управляемого, компактного, безопасного устройства с малыми габаритными размерами, весом и стоимостью для стерилизации эндоскопов и других медицинских изделий в клинических условиях.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для радиационной стерилизации эндоскопов, содержащем расположенный внутри толстостенного контейнера источник ионизирующего излучения и транспортер, соединенный с приводом, обеспечивающим поступательное перемещение транспортера, источник ионизирующего излучения выполнен в виде источника электронов с выходным фольговым окном, устройство снабжено блоком питания с фидерами для соединения с источником электронов, в стенках контейнера выполнены каналы для фидеров и для ввода и вывода транспортера с эндоскопом, транспортер выполнен в виде толстостенной крыши, а привод выполнен с возможностью вращательного перемещения эндоскопа относительно оси эндоскопа.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже.

Устройство содержит контейнер 1, ускоритель электронов 2, транспортер 3, привод 4, загрузочный канал 5 контейнера 1, фольговое окно 6, блок питания 7, фидеры 8, каналы 9 в контейнере 1 для фидеров 8. Устройство работает следующим образом.

При выключенном ускорителе электронов 1 эндоскоп, укрепленный в приводе 4, вводится через загрузочный канал 5 в полость контейнера 1. При этом транспортер 3 перекрывает загрузочный канал 5. После этого включаются привод 4 и ускоритель электронов 2, соединенный с блоком питания 7 с помощью фидеров 8, проходящих через каналы 9 в стенках контейнера 1. При этом эндоскоп перемещается поступательно вдоль своей оси и вращается вокруг этой же оси так, чтобы поверхность эндоскопа облучалась электронным пучком без пропусков. Последнее условие может описываться следующим соотношением > 2V/D, где угловая скорость вращения эндоскопа, p = 3,14, V линейная скорость перемещения эндоскопа, D поперечный диаметр пучка электронов вдоль оси эндоскопа. После того, как облучению подвергнется вся поверхность эндоскопа, ускоритель электронов 2 выключается, и транспортер 3 с помощью привода 4 вынимает эндоскоп из контейнера 1 через загрузочный канал 5. Следует отметить, что устройство допускает стерилизацию и других медицинских изделий, возможно, с другой схемой движений. Например, изделие облучается с одной стороны с поступательным движением без вращения, затем поворачивается вокруг оси на 180 градусов и облегчается с другой стороны при обратном поступательном движении.

Предлагаемое конструктивное решение в сравнении с ближайшим аналогом имеет следующие преимущества. Использование ускорителя электронов в качестве источника ионизирующего излучения вместо радиоактивного изотопа позволяет избежать опасности для персонала, при эксплуатации, в аварийной ситуации, при загрузке и выгрузке изотопа, избавляет от проблем захоронения отработанного изотопа. Кроме того компьютерное управление ускорителем и приводом позволяет давать одинаковую дозу облучения на части поверхности с различным поперечным размером. При неизменных параметрах пучка ускоренных электронов это достигается путем изменения угловой скорости в процессе облучения, сохраняя постоянным произведение угловой скорости и поперечного размера.

Примером конкретной реализации может служить установка для поверхностной стерилизации эндоскопа с энергией ускоренных электронов 200 кэВ и средним током 2 мкА. Ускорителем электронов может быть электронный инжектор м напряжением инжекции 200 кВ либо инжектор с повышающим трансформатором. В последнем случае по фидерам подается импульсное напряжение амплитудой 200/к кВ, где K коэффициент трансформации. Как показывают расчеты, при поперечном размере пучка электронов D 2 мм, линейной скорости V 0,1 м/с, угловой скорости вращения = 24 рад/с и диаметре световода эндоскопа 10 мм поверхность световода эндоскопа получит дозу 25 кГр, которая принята в мировой практике, как достаточная величина для радиационной стерилизации. При этом глубина проникновения излучения (по уровню дозы, равному 1% поверхностной дозы) для полиэтилена, из которого может быть изготовлена оболочка световода эндоскопа, равна приближенно 0,25 мм. Допустимая доза облучения для полиэтилена составляет 1000 кГр. Контейнер может быть выполнен из свинца с переменной толщиной стен. Наибольшая толщина в этом случае равна 30 мм. Это обеспечивает допустимый для персонала уровень мощности дозы, не превышающей 3 мрад/час. Другим примером конкретной реализации является установка для стерилизации медицинских изделий по всей глубине, например, эндоскопов с внутренним каналом для манипулятора. Для световода эндоскопа диаметром 10 мм достаточной является энергия электронов 5 6 МэВ. В качестве ускорителя электронов в данном случае может быть использован высокочастотный резонансный ускоритель.

Литература.

1. Accelerator Requirementx for Electron Bem Processing. R.C. Becker et al. Radiat Phys. Chem. Vol 14, 1979, p. 353 375.

2. William J. Maher. The Application of Electron Beam Equipment for Sterilization of Medical Devices, Radiat. Phys. Chem. Vol. 15, 1980, p. 99 - 106.

3. Gerald E. Hare. IMPELA Electron Accelerators for Radiation Processing Radiat. Phus. Chem. Vol. 35, 1990, p. 619 626.

4. Каушанский Д.А. Гуревич. Я.И. Устройство для стерилизации медицинских изделий. Авторское свидетельство СССР N 293387, 1972.