способ очистки и стерилизации медицинских инструментов

Формула изобретения

1. Способ очистки и стерилизации медицинских инструментов, включающий их размещение в стерилизационной камере, заполненной жидкой средой, отличающийся тем, что медицинский инструмент подвергают воздействию электрического тока в жидкой токопроводящей среде путем использования его в качестве одного из электродов, а на противоэлектроде генерируют микроплазменный разряд.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроплазменный разряд генерируют на противоэлектроде, выполненном из титана или его сплавов, алюминия или его сплавов, циркония или его сплавов, с образованием слоя оксида на его поверхности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроплазменный разряд генерируют на противоэлектроде, выполненном из титана или его сплавов, алюминия или его сплавов, циркония или его сплавов, с оксидными покрытиями.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что микроплазменный разряд генерируют при напряжении до 600 В, частоте импульсов 50 - 300 Гц, плотности анодного тока 1 - 500 А/дм², плотности катодного тока 0,1 - 100 А/дм² и длительности импульсов 12 - 300 мкс.

5. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что микроплазменный разряд генерируют при напряжении до 600 В, при синусоидальной форме тока, частоте 50 - 300 Гц, максимальной плотности анодного тока до 120 А/дм², максимальной плотности катодного тока до 100 А/дм².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к стерилизации медицинских инструментов и может быть использовано для обработки мелкого хирургического и стоматологического инструмента.

Известны способы стерилизации инструментов СВЧ-полем, как с предварительным смачиванием жидкостью, например, циклогексаном [1], так и в среде твердого материала, в котором предварительно выполняют полости [2, 3]. Данные методы используются в основном для стерилизации инъекционных и акупунктурных игл, для обеззараживания от споровых форм микроорганизмов. Данный метод не позволяет очищать инструмент от следов коррозии неизбежно появляющейся после длительной эксплуатации, остатков биологической ткани, спекшейся крови и др. Эту операцию необходимо проводить перед обработкой СВЧ-полем.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ стерилизации медицинских инструментов [4] , содержащих каналы и полости, включающий их размещение в стерилизационной камере, воздействие на инструменты бактерицидной средой, и электрогидравлическим разрядом, промывку водой и с целью обеспечения стерильности каналов и полостей инструменты в камере предварительно погружают в моющий раствор при одновременном воздействии ультрафиолетового излучения и ультразвуковых колебаний в течение 2.5-3.5 мин. Заменяют моющий раствор дистиллированной водой и подвергают инструменты сочетанному воздействию ультразвуковых колебаний, ультрафиолетового излучения и электрогидравлического разряда в течение 2.5-3.5 мин, затем обрабатывают инструменты хладоагентом при температуре (-90)-(-100)^oC при скорости охлаждения 100-110 град/мин, а завершают обработку промывкой инструментов дистиллированной водой с одновременным воздействием ультразвуком в течение 2.5-3.5 мин, причем моющий раствор и дистиллят используют нагретыми до температуры не ниже 50^oC.

Недостатками данного способа являются: многостадийность процесса стерилизации, возможность загрязнения инструмента при замене одного этапа стерилизации другим, на завершающем этапе используется только температурный фактор, нижний предел которого составляет всего 50^oC, при замене одной среды стерилизации другой.

В основу данного изобретения положена задача: разработать одностадийный, экспрессный способ для очистки и стерилизации мелкоразмерного хирургического и стоматологического инструмента, который позволяет проводить очистку и стерилизацию при малых затратах электроэнергии, за время не превышающее 2 мин.

Данная задача решается тем, что как и в известном способе-прототипе медицинский инструмент размещают в стерилизационной камере, заполненной жидкой средой. Новым является то, что медицинский инструмент подвергают воздействию электрического тока в жидкой токопроводящей среде путем использования его в качестве одного из электродов. Одновременно на противоэлектроде генерируют микроплазменный разряд.

Новым является также то, что микроплазменный разряд генерируют на противоэлектроде, выполненном из титана или сплавов титана, алюминия или его сплавов, циркония или его сплавов.

Микроплазменный разряд генерируют также на противоэлектроде, выполненном из титана или его сплавов с оксидными покрытиями, алюминия или его сплавов с оксидными покрытиями, циркония или его сплавов с оксидными покрытиями.

Микроплазменный разряд генерируют при напряжении до 600 В, частоте импульсов 50-300 Гц, плотности анодного тока 1-500 А/дм², плотности катодного тока 0,1-100 А/дм² и длительности импульсов 12-300 мкс.

Микроплазменный разряд генерируют при напряжении до 600 В, синусоидальной форме тока, частоте 50-300 Гц, максимальной плотности анодного тока до 120 А/дм², максимальной плотности катодного тока до 100 А/дм².

В предлагаемом способе электрический ток пропускается через поверхность обрабатываемого инструмента и противоэлектрода, на последнем создаются условия образования микроплазменных разрядов. Ток, проходящий через границу раздела материал инструмента - жидкая токопроводящая среда, приводит к энергичному выделению газа (водорода и кислорода) на границе раздела. Выделяющийся газ отрывает частицы примесей, находящихся на поверхности, таким образом, происходит очистка медицинского инструмента от биоткани, спекшейся крови, продуктов коррозии и прочих поверхностных загрязнений. Поскольку выделение газа идет по всей поверхности, то происходит очистка всей поверхности обрабатываемого инструмента, то есть в порах, каналах, отверстиях и т. п. Электрогидравлическое воздействие в нашем случае оказывается со стороны границы раздела металл - примесь, то есть в сторону раствора - жидкой токопроводящей среды. К тому же проходящий через границу ток приводит к поляризации ее, при этом происходит десорбция поверхностно-активных веществ с границы раздела. Все эти факторы улучшают степень очистки поверхности обрабатываемого инструмента.

Ток, проходящий через границу раздела материал противоэлектрода и жидкая токопроводящая среда, приводит к появлению микроплазменных разрядов, сопровождающихся высокими ударными давлениями (до 2000 Ат), возникновением электрических полей высокой напряженности (10⁸ В/см²). Во время горения дуги развиваются высокие температуры от 4000 до 14000^oC. Микроплазменные процессы приводят также к возникновению ионов-радикалов. Одновременное воздействие перечисленных факторов приводит к гибели всех видов микроорганизмов и полной стерилизации раствора благодаря интенсивной циркуляции раствора около поверхности электрода.

Выделяющийся газ на обрабатываемом инструменте и его поляризация не позволяет микроорганизмам подходить к его поверхности. То есть при обработке электрическим током раствора электролита - жидкой токопроводящей среды в течение некоторого времени происходит стерилизация как раствора, так и обрабатываемого инструмента, с одновременной его очисткой. Общий эффект очистки и стерилизации в предлагаемом способе усиливает подкисление и подщелачивание приэлектродного слоя, причем сама среда остается нейтральной.

После проведения процесса очистки и стерилизации обрабатываемый инструмент достигают из раствора, и он пересекает границу раздела электролит-воздух. До обработки на границе раздела возможно нахождение поверхностно-активных веществ и микроорганизмов. В процессе обработки их уничтожение осуществляется за счет поверхностой проводимости электролита, большого количества газа, выделяющегося в виде пузырьков и находящегося на поверхности, гидроксил ионов и ионов водорода.

Очистка границы раздела электрод-электролит-воздух осуществляется из-за десорбции поверхностно-активных веществ за счет больших напряжений вблизи поверхности электрода, и химического и электрохимического разрушения поверхностно-активных веществ ионами и атомами, получаемыми на обрабатываемом инструменте и противоэлектроде, а также гидродинамическим отводом их от поверхности электродов пузырьками газов (выделяющийся газ и тепло изменяют плотность электролита вблизи электрода - обрабатываемого инструмента, и уровень электролита вблизи электрода поднимается).

В качестве материала противоэлектрода наиболее экономично использовать титан или его сплавы, алюминий или его сплавы, цирконий или его сплавы поскольку электроды из этих материалов при прохождении анодного электрического тока покрываются слоем оксида, который прочно держится на поверхности и благодаря которому плотность тока микроплазменного процесса на противоэлектроде мала (процесс происходит в экономичном режиме). Возможно также использование противоэлектродов из этих металлов или их сплавов с уже нанесенными оксидными покрытиями.

Плотности тока на противоэлектроде подбираются такими, чтобы на поверхности происходили микроплазменные процессы. Так на титане или его сплавах она составляет 5-200 А/дм², на алюминии или его сплавах плотность тока составляет 2-500 А/дм² и на цирконии или его сплавах - 2-150 А/дм².

Плотности тока на обрабатываемом инструменте определяются из соображений эффективной очистки. Минимальное значение катодной плотности тока составляет 0,1 А/дм². Максимальная плотность тока определяется сохранностью поверхности инструмента. Так при плотности тока, превышающей 500 А/дм², и длительности импульса 300 мкс происходит питтинговое разрушение поверхности инструмента.

В дальнейшем предлагаемый способ поясняется описанием примеров его выполнения с таблицами и прилагаемым чертежом (рис. 1), на котором изображена схема устройства, дающего возможность выполнять обработку инструмента насыпью без индивидуального его закрепления.

Для стерилизации использовали стоматологические инструменты: дрильборы, фрезы, пульпоэкстракторы, каналонаполнители, корневые иглы и др. На стерильность инструменты исследовались в НПО "Вирион" (НИИ вакцин и сывороток) г. Томска по следующим направлениям: на пирогенность по методике контроля пирогенности стерильных полимерных шприцев одноразового пользования; стерильность по ВФС 42-1844-88; токсичность по методике контроля на токсичность полимерных шприцев однократного использования, составленной Всесоюзным научно-исследовательским институтом медицинской техники. Результаты исследования представлены в приложениях N 1, N 2, N 3, на основании которых можно сделать вывод об эффективности предлагаемого способа для стерилизации медицинских инструментов.

Степень очистки медицинского инструмента определялась с помощью микроскопа.

Пример 1. Способ осуществляют в стерилизационной камере, заполненной жидкой токопроводящей средой - водным раствором электролита. Составы и концентрации возможных водных растворов электролитов представлены в таблицах 1, 2. Закрепленный в держателе обрабатываемый медицинский инструмент полностью погружают в электролит. С импульсного источника питания с частотой следования импульсов 50 Гц и выходным напряжением до 600 В подают напряжение на разрядные электроды: на обрабатываемый инструмент и на противоэлектрод. Время обработки инструмента две минуты.

Режимы обработки с титановым, циркониевым и алюминиевым электродами в зависимости от состава электролита и режима обработки приведены в таблице 1 и таблице 2. В случае образования на поверхности противоэлектрода оксидных покрытий в процессе работы плотности тока на них уменьшаются. Режимы обработки инструмента при использовании противоэлектродов из титана, циркония, алюминия или их сплавов, покрытых слоем оксидов, приведены в таблице 3.

Пример 2. Способ осуществляют в стерилизационной камере, заполненной жидкой токопроводящей средой - водным раствором электролита. Составы и концентрации возможных растворов электролитов и режимы обработки представлены в таблицах 1, 2. Обрабатываемый инструмент (1) помещают в стерилизационную камеру - вращающийся барабан (2) с токоподводом (3), через люк (4), (рис. 1). После загрузки барабан приводится во вращение приводом (5), и через токоподводы на обрабатываемый инструмент и противоэлектрод (7), закрепленный в крышке люка, подается электрический ток. На поверхности противоэлектрода (7) идет микроплазменный процесс. Вращающийся барабан, привод и токоподвод закреплены в корпусе (6), предотвращающем от поражения электрическим током. Ток на электроды подается с импульсного источника питания с частотой следования импульсов 50 Гц. Данный вариант выполнения способа стерилизации медицинского инструмента насыпью позволяет обрабатывать его без индивидуального закрепления в держателе. Время обработки инструмента две минуты.

Данный способ может быть использован для стерилизации и очистки медицинского инструмента. Авторами разработано оборудование, которое представляет собой импульсный источник питания, ванну-стерилизационную камеру, держатели для крепления медицинского инструмента или барабан для обработки их насыпью, на котором проведены экспериментальные работы, результаты которых описаны выше. Мощность оборудования составляет 6 кВт. Установка имеет небольшие размеры и может быть размещена на столе врача. Надежность очистки и стерилизации подтверждена испытаниями в НПО "ВИРИОН" г. Томска.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР N 367869, A 61 L 2/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР N 605616, A 61 L 2/12, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР N 1123705, A 61 L 2/12, 1984.

4. Авторское свидетельство СССР N 1785437, A 61 L 2/02, 2/18 1988.