устройство для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов
Классы МПК: | A61L2/10 ультрафиолетового |
Автор(ы): | Соснин Э.А., Лаврентьева Л.В., Мастерова Я.В., Тарасенко В.Ф. |
Патентообладатель(и): | Институт сильноточной электроники СО РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-14 публикация патента:
10.03.2004 |
Изобретение относится к средствам ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов. Устройство содержит колбу из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, содержащую смесь газов, электроды, образующие внутренний разрядный промежуток, генератор, подключенный к обоим электродам, электроды плотно установлены на внешней поверхности колбы, рабочая среда содержит инертный газ и галоген. Устройство работает при напряжениях до 10 кВ при определенном соотношении параметров. Изобретение обеспечивает ультрафиолетовое облучение на эффективной для инактивирования длине волны (или наборе длин волн), повышение надежности и безопасности процесса стерилизации для оператора.
Формула изобретения
Устройство для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов, содержащее колбу из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, наполненную инертным газом, электроды, образующие разрядный промежуток, генератор высоковольтного импульсного напряжения, подключенный к электродам, отличающееся тем, что электроды плотно установлены на внешней поверхности колбы, дополнительно содержащей галогеноноситель, при котором получают узкополосные спектры излучения, расположенные в разных частях УФ-диапазона от 160 до 350 нм, рабочие напряжения на электродах не превышают 10 кВ, а мощность в области разряда генератора удовлетворяет соотношению10-2<W/(V![устройство для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов, патент № 2225225](/images/patents/243/2225061/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике обеззараживания и дезинфекции, в частности к средствам ультрафиолетовой (УФ) инактивации микроорганизмов. Известны устройства обеззараживания, в которых используется УФ-излучение т. н. бактерицидных ртутно-кварцевых ламп низкого давления. В таких лампах около 70% всей излучаемой мощности приходится на ультрафиолетовое излучение в диапазоне от 250 до 370 нм, из них около 60% приходится на долю резонансной линии ртути 253,7 нм, обеспечивающей максимум бактерицидного действия [1]. Наиболее эффективным губительным действием обладает излучение с длинами волн 200-295 нм, поэтому его называют бактерицидным. Длины волн короче 200 нм также обладают бактерицидным действием, но практике применяется редко, поскольку, например, имеют сильное поглощение как в воздухе, так и в водных растворах. КПД ртутно-кварцевых ламп низкого давления относительно бактерицидной мощности составляет 5-10%. Устройства имеют простое питание и обслуживание, что позволило им получить широкое распространение. Известны способ и устройство, в котором дополнительно к ультрафиолетовому излучению ртутной лампы обеззараживаемый предмет или вещество помещается в окислительную среду, губительную для инфекционных микроорганизмов [2]. Общим недостатком этих устройств является вероятность разгерметизации колбы ртутной лампы. В этом случае пары ртути через фольговые вводы лампы, микротрещины, образующиеся в процессе старения лампы, или же при случайном разрушении колбы лампы могут оседать на обеззараживаемой поверхности, попадать в раствор или в воздушную среду, что недопустимо как в случае медицинских, так и биологических приложений. Чтобы исключить указанный вредный фактор, лампы эксплуатируют в прозрачных для ультрафиолетового излучения кожухах, что усложняет и удорожает конструкцию. Также отдельную проблему представляет утилизация отработавших ламп, содержащих ртуть [3]. Также известны устройства, основным компонентом которых является импульсная лампа, наполненная инертным газом ксеноном [4], криптоном или смесью легкого и тяжелого инертных газов, например, как в [5]. Последнее было взято нами за прототип. В этом случае в качестве наполнения импульсной лампы использована смесь инертных газов Хе+Аr с содержанием Аr 30-60% и начальном давлении наполнения смеси 1.3-13 кПа. Устройства данного типа имеют широкополосный спектр излучения, значительная доля которого приходится на ультрафиолетовую область спектра (с длинами волн короче 400 нм), что по сравнению с ртутными лампами, имеющими линейчатый спектр, значительно увеличивает вероятность инактивации различных микроорганизмов, обладающих различными спектральными характеристиками и показателями оптической плотности. Поэтому широкополосное ультрафиолетовое излучение в случае сильного бактериального загрязнения воздуха, поверхности или раствора в среднем будет характеризоваться большой глубиной проникновения. Однако получение широкополосного спектра сопряжено с большими затратами энергии, ненужными для решения задачи селективного воздействия на известный набор микроорганизмов, что реализуется, например, в лабораторных исследованиях. Так, в спектре описанной лампы не более 15% излучаемой энергии принадлежит бактерицидному диапазону спектра. Кроме того, питание импульсных ламп осуществляется от источников высокого напряжения в десятки киловольт (см., например, [6] ) и иногда имеет сложные схемы коммутации. Первое делает их использование небезопасным, а второе увеличивает стоимость. Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего ультрафиолетовое облучение преимущественно на бактерицидных длинах волн, увеличение бактерицидной эффективности ультрафиолетового излучения (т.е. доли бактерицидной мощности, приходящейся на инактивацию, к потребляемой мощности устройства), улучшение эксплуатационных характеристик стерилизатора, применяемого в медицинских и микробиологических исследованиях, повышение надежности и безопасности процесса стерилизации для оператора. Указанная задача достигается за счет того, что в устройстве для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов, содержащем колбу из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, наполненную инертным газом, электроды, образующие разрядный промежуток, генератор высоковольтного импульсного напряжения, подключенный к электродам, согласно изобретению электроды плотно установлены на внешней поверхности колбы, содержащей дополнительно галогеноноситель, при котором получают узкополосные спектры излучения, расположенные в разных частях УФ-диапазона от 160 до 350 нм, а мощность в области разряда генератора удовлетворяет соотношению 10-2<W/(V![устройство для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов, патент № 2225225](/images/patents/243/2225003/8226.gif)
![устройство для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов, патент № 2225225](/images/patents/243/2225022/955.gif)
![устройство для ультрафиолетовой инактивации микроорганизмов, патент № 2225225](/images/patents/243/2225022/955.gif)
1. Соколов В.Ф. Обеззараживание воды бактерицидными лучами. - М.: Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР. 1954. - 178 с. 2. McDonald K.F., Curry R.D., Clevenger Т.Е., Brazos B.J., Uklesbay K., Eisenstark A. , Baker S., Golden J., Morgan R. The Development of Photosensitized Pulsed and Continuous Ultraviolet Decontamination Techniques for Surface and Solutions //IEEE Transactions on Plasma Science. - 2000. - Vol. 28. - 1, - p. 89-96. 3. Walsey R. //Lighting Futures. - 1998. - Vol. 3. - 2, - p. 1, 4. 4. Устройство для обеззараживания воздуха и поверхностей /Патент RU 2031659, кл. A 61 L 2/10, опубл. 27.03.1995. 5. Бытовой ультрафиолетовый стерилизатор /Патент RU 2026084, кл. A 61 L 2/10, опубл. 09.01.1995. 6. Anderson J.G., Rowan N.J., MacGregor S.J., Fouracre R.A., Farish O. Inactivation of Food-Borne Enteropathogenic Bacteria and Spoilage Fungi Usinf Pulsed-Light //IEEE Transactions on Plasma Science. - 2000. - Vol. 28. - 1, - p. 83-88.
Класс A61L2/10 ультрафиолетового