Установка радиационной стерилизации



Установка радиационной стерилизации
Установка радиационной стерилизации

 


Владельцы патента RU 2533270:

Открытое акционерное общество "Московский радиотехнический институт Российской академии наук" (ОАО "МРТИ РАН") (RU)

Изобретение относится к области медицины и пищевой промышленности и может быть использовано для радиационной стерилизации. Установка радиационной стерилизации содержит ускоритель электронов, устройство развертки пучка, устройство биологической защиты в виде толстостенного металлического контейнера, охватывающего ускоритель электронов и устройство развертки пучка и который состоит из отдельных блоков, зону облучения и транспортное устройство, выполненное в виде каретки, имеющей прямолинейное направление движения и содержащей блоки защиты зоны облучения и гнездо для стерилизуемых изделий между ними, верхняя и нижняя поверхности которых и зоны облучения в металлическом контейнере выполнены с продольными зубцами, ориентированными так, что зубцы на одной поверхности находятся в канавках на сопрягаемой с ней поверхности и наоборот. Блоки толстостенного металлического контейнера имеют лабиринтные соединения между собой, а между ускорителем и системой развертки пучка установлен поглощающий защитный металлический экран. Предлагаемая установка радиационной стерилизации обеспечивает биологическую защиту обслуживающего персонала, а также позволяет упростить изготовление и снизить стоимость. 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины и пищевой промышленности. Оно может быть использовано для стерилизации медицинских инструментов, имплантируемых изделий, медицинских материалов и медицинских отходов, а также для стерилизации и пастеризации продуктов питания и парфюмерной продукции. Изобретение предназначено для применения на предприятиях, выпускающих медицинскую продукцию одноразового пользования, пищевую и парфюмерную продукцию, а также для применения в клиниках и больницах.

Уровень техники

Радиационная стерилизация с помощью ионизирующего излучения, создаваемого пучком ускоренных электронов, является высокопроизводительным, самым надежным и экологически чистым способом стерилизации изделий и материалов. Для радиационной стерилизации используются различные конструкции установок, каждая из которых содержит электронный ускоритель с системой развертки пучка (раструб и развертывающий магнит), транспортное устройство, биологическую защиту персонала от ионизирующего излучения. Существующие стерилизационные установки, используемые для промышленной стерилизации серийной продукции, располагаются в специальных помещениях, где защитой служат бетонные стены толщиной до 3 м. Они занимают большие производственные площади, требуют строительства специализированного помещения и больших финансовых затрат. Энергия электронов ускорителей таких установок обычно составляет величину порядка 10 МэВ. Диапазон используемых доз составляет 15-30 кГр. Известны также установки для радиационной стерилизации, имеющие "индивидуальную" биологическую защиту, которая выполнена в виде толстостенного металлического контейнера, внутри которого располагаются электронный ускоритель с системой развертки пучка и одно или несколько облучаемых изделий. Энергия электронов известных ускорителей с локальной защитой составляет величины от 5 до 8 МэВ. Диапазон используемых доз составляет 15-30 кГр. Сложной задачей при разработке установок с "индивидуальной" защитой является обеспечение допустимой дозы ионизирующего излучения снаружи защиты. В стерилизационной установке рентгеновское излучение генерируется в следующих устройствах:

- Ускоряющий резонатор, в котором теряется часть пучка в процессе ускорения;

- Раструб, в котором теряется часть пучка в процессе развертки;

- Камера облучения, в которой высаживается пучок ускоренных электронов.

Обычно мощность дозы в зоне облучения превышает мощность дозы снаружи защиты, допускаемую санитарными нормами для обслуживающего персонала, приблизительно в 107 раз. Величина мощности дозы 11,8 мкЗв/час является обязательной для постоянных рабочих мест обслуживающего персонала, где люди находятся в течение всего рабочего дня.

Наиболее близким по технической сущности является комплекс радиационной стерилизации (Мирончик Э. А., Мищенко А.В., Пироженко В.М. «Комплекс радиационной стерилизации», патент Российской Федерации N 2121369, приоритет от 22.09.97). Комплекс радиационной стерилизации, содержит ускоритель электронов, устройство развертки пучка, устройство биологической защиты в виде металлического контейнера, охватывающего ускоритель электронов, устройство развертки пучка и зону облучения, и транспортное устройство, выполненное в виде каретки, имеющей прямолинейное направление движения и содержащей защитные блоки и гнездо для стерилизуемых изделий между ними, причем верхняя и нижняя поверхности блоков защиты и зоны облучения в металлическом контейнере выполнены с продольными зубцами, ориентированными таким образом, что зубцы на одной поверхности находятся в канавках на сопрягаемой с ней поверхности и наоборот. Стерилизуемое изделие вводится в зону облучения через окно в контейнере и проводится под устройством развертки с помощью каретки, при этом блоки защиты на каретке перекрывают окно в любой момент: во время загрузки изделия в гнездо, подачи его в зону облучения и процесса облучения. Продольные зубцы на поверхностях блоков защиты и зоны облучения значительно уменьшают ионизирующее излучение через зазоры между этими элементами и позволяют не выключать ускоритель в процессе работы установки.

Биологическая защита в виде толстостенного металлического контейнера, охватывающего ускоритель электронов, устройство развертки пучка и зону облучения, и транспортное устройство должны выполняться из отдельных блоков, которые позволяют устанавливать внутри контейнера ускоритель электронов и устройство развертки пучка. Соответственно между отдельными блоками существуют зазоры. Для уменьшения рентгеновского излучения через зазоры до безопасной величины для обслуживающего персонала размеры зазора между блоками не должны превышать сотые доли миллиметра при необходимой толщине блоков от 250 до 600 мм (в зависимости от положения блока относительно «земли»). При этом суммарный вес блоков будет составлять порядка 30 т. При увеличении зазора толщина блоков должна увеличиваться и соответственно увеличиваются общий вес защитного контейнера и его стоимость. К увеличению стоимости приводит также высокая точность изготовления массивных блоков, которая определяется в большой степени требованием получения минимальных зазоров между блоками.

Основная часть рентгеновского излучения в ускоряющем резонаторе генерируется в конце ускорителя электронов, в которых энергия оседающих электронов, например, при выходной энергии электронов 5 МэВ достаточно велика - до 2,3 МэВ. Вначале излучение гораздо слабее, поскольку энергия оседающих электронов меньше 0,5 МэВ. Так как пучок ускоренных электронов имеет спектр энергий, то при развертке пучка развертывающим магнитом часть электронов, имеющих более низкие энергии, высаживается на стенки раструба, что также генерирует рентгеновское излучение. Эти факты также приводят к увеличению толщины контейнера и его удорожанию. Интенсивность рентгеновского облучения увеличивается с ростом энергии электронов очень быстро. В диапазоне указанных энергий интенсивность рентгеновского излучения приблизительно пропорциональна энергии электронов в третьей степени и в направлении вперед приблизительно в 20 раз больше, чем вбок и назад. Для установки интенсивность рентгеновского облучения вперед не имеет большого значения, поскольку при обычном расположении установки на первом этаже это излучение направлено вниз, в землю. Соответственно это излучение слабо влияет на безопасность персонала.

Сущность изобретения

Актуальной проблемой в настоящее время является создание комплекса для радиационной стерилизации с помощью пучка ускоренных электронов, который мог располагаться в любом помещении предприятия без специальных строительных конструкций в виде бетонных стен толщиной до 3 м для защиты обслуживающего персонала, имел бы сравнительно низкую стоимость изготовления, минимально возможный вес защитного контейнера, высокую производительность, удобство обслуживания, возможность автоматизации производственного процесса.

Соединения между блоками металлического защитного контейнера целесообразно выполнять с лабиринтами, препятствующими прохождению рентгеновского излучения. В диапазоне энергий (5-8 МэВ) рентгеновское излучение при отражении под прямым углом ослабляется очень сильно - коэффициент отражения составляет порядка 0,01. Поэтому сложный лабиринт делать не требуется, достаточно одной ступеньки. После двух поворотов рентгеновское излучение ослабляется приблизительно в 104 раз. Для надежной защиты от рентгеновского излучения высота ступеньки в стыке между блоками должна быть, по крайней мере, в 10 раз больше возможной ширины щелей. Использование лабиринтных соединений позволит значительно расширить допуски на изготовление. Например, может быть принята допустимая ширина щелей порядка 1 мм. Тогда высота ступени в стыке между блоками может быть сделана 10-20 мм. Таким образом, введение лабиринтных соединений блоков контейнера, во-первых, исключает рентгеновское излучение через щели между блоками, и, во-вторых, позволяет упростить изготовление и снизить стоимость контейнера.

Основная часть рентгеновского излучения в ускоряющем резонаторе генерируется в нескольких последних ячейках резонатора. При развертке пучка развертывающим магнитом часть электронов, имеющих более низкие энергии, высаживается на стенки раструба, что также генерирует рентгеновское излучение. Поэтому целесообразно установить защитный поглощающий экран между системой развертки пучка и ускорителем, что существенно уменьшит рентгеновское излучение за пределами толстостенного металлического контейнера. Экран целесообразно изготавливать из свинца. Применение экрана даст возможность существенно уменьшить толщину в верхней части защиты, рассчитывая ее только для ослабления рентгеновского облучения от потерь пучка в ускорителе.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - Установка радиационной стерилизации (вид сбоку).

Фиг.2 - Установка радиационной стерилизации (вид спереди).

Осуществление изобретения

Установка содержит следующие устройства:

- инжектор электронов 1;

- ускоряющий резонатор 2;

- магнит системы развертки пучка 3;

- раструб системы развертки пучка 4;

- блоки металлического контейнера 5;

- защитный металлический экран;

- защитный блок зоны облучения 7;

- транспортное устройство в виде каретки для перемещения облучаемого изделия и блоков защиты внутри металлического контейнера 8;

- облучаемое изделие 9.

Ускоритель электронов, показанный на фиг.1, содержит инжектор электронов (поз.1) и ускоряющий резонатор (поз.2). К выходному концу ускоряющего резонатора подсоединяется система развертки электронного пучка, состоящая из развертывающего магнита (поз.3) и раструба (поз 4.), расположенного так, что его широкая стенка перпендикулярна направлению движения каретки (поз.7). Электропитание инжектора электронов осуществляется от системы электропитания установки, не показанной на чертежах. В ускоряющий резонатор подается СВЧ мощность от СВЧ генератора, также не показанного на чертежах. Ускоритель помещен в толстостенный металлический контейнер, состоящий из нескольких блоков (поз.5). Толщина металлического контейнера и лабиринтная конструкция блоков, а также поглощающий защитный металлический экран (поз.6), установленный между ускоряющим резонатором и раструбом, обеспечивает величину дозы ионизирующего излучения на наружной поверхности металлического контейнера при его минимально возможной толщине, не превышающую допустимого для персонала значения. Каретка (поз.7) имеет возможность поступательного перемещения для ввода стерилизуемого изделия в зону облучения через окно в металлическом контейнере. Верхняя и нижняя поверхности блоков защиты зоны облучения (поз.8), расположенных на каретке, так же как и верхняя и нижняя поверхности окна и зоны облучения, имеют продольные зубцы. Поперечное сечение каретки и блока защиты зоны облучения показаны на фиг.2. Зубцы расположены таким образом, что зубцы на блоках защиты находятся в канавках между зубцами окна на металлическом контейнере и наоборот, причем зазор между зубчатыми поверхностями в любом положении каретки является минимальным.

При включении установки ускоритель электронов ускоряет инжектируемый пучок электронов до заданной энергии, а система развертки разворачивает пучок вдоль широкой стенки раструба (поз.4). Стерилизуемое изделие (поз.9) устанавливается в гнездо на движущую каретку между защитными блоками зоны облучения, которая входит в металлический контейнер и перемещает стерилизуемое изделие под ускорителем и устройством развертки пучка со скоростью, за которую пучок электронов облучает стерилизуемого изделие требуемой дозой облучения. После того как все стерилизуемое изделие пройдет под устройством развертки пучка и весь его объем окажется облученным, каретка возвращается в исходное положение и производится выгрузка изделия и загрузка нового. Далее цикл повторяется. Во всех положениях каретки окно в металлическом контейнере перекрыто блоками защиты зоны облучения (поз.8).

Установка радиационной стерилизации, содержащая ускоритель электронов, устройство развертки пучка, устройство биологической защиты в виде толстостенного металлического контейнера, охватывающего ускоритель электронов и устройство развертки пучка и состоящего из отдельных блоков, зону облучения и транспортное устройство, выполненное в виде каретки, имеющей прямолинейное направление движения и содержащей блоки защиты зоны облучения и гнездо для стерилизуемых изделий между ними, верхняя и нижняя поверхности которых и зоны облучения в металлическом контейнере выполнены с продольными зубцами, ориентированными так, что зубцы на одной поверхности находятся в канавках на сопрягаемой с ней поверхности и наоборот, отличающаяся тем, что блоки толстостенного металлического контейнера имеют лабиринтные соединения между собой, а между ускорителем и системой развертки пучка установлен поглощающий защитный металлический экран.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине. Способ стерилизации имплантируемого медицинского устройства по первому варианту включает обеспечение имплантируемого медицинского устройства, сконструированного таким образом, чтобы располагаться в брюшной полости пациента.

Изобретение относится к области медицины, пищевой промышленности и технологии обработки различных материалов. .

Изобретение относится к области дезинсекции и касается способа СВЧ-дезинсекции материалов и/или изделий. .
Изобретение относится к фармацевтической композиции для местного применения, включающей лекарственное соединение модификатора иммунного ответа, которое устойчиво к стерилизации и пригодно для локального нанесения непосредственно на участки тканей с нарушением кожного покрова, где указанная композиция подвергнута стерилизации посредством облучения электронным пучком, а лекарственное соединение представляет собой 1-(2-метилпропил)-1Н-имидазо[4,5-с]хинолин-4-амин (имиквимод).

Изобретение относится к стерилизации поверхностей изделий и газов, а именно к стерилизации, осуществляемой, преимущественно, посредством взаимодействия электронов с поверхностями изделий и окружающей средой, с газами или воздухом, находящимися или проходящими через них, а также синергическим последствиям подобного взаимодействия.

Изобретение относится к технологии получения синтетического волокна с биоцидными свойствами и может быть использовано в текстильной промышленности для изготовления текстильных изделий санитарно-гигиенического назначения - халатов, шапочек и другой одежды медицинского персонала, постельного и столового белья, полотенец для использования в медицинских учреждениях, на общественном транспорте, в местах заключения, а также для личного использования в домашних условиях.

Изобретение относится к производству волокна с биоцидными свойствами и может быть использовано в текстильной промышленности для изготовления текстильных изделий санитарно-гигиенического назначения - одежда, постельное и столовое белье для использования в медицинских учреждениях, на общественном транспорте, в местах заключения, для личного использования в домашних условиях.

Изобретение относится к области медицины, в частности дезинфекции. .

Изобретение относится к технологии радиационной обработки различных материалов и может быть использовано в области медицины и пищевой промышленности. .

Группа изобретений относится к области медицины и пищевой промышленности и может быть использована для радиационной стерилизации. Блок радиационной обработки объектов пучком ускоренных электронов содержит высокочастотный ускоритель электронов, зону облучения, индивидуальную радиационную защиту, которая обеспечивает поглощение тормозного излучения от ускорителя и из зоны облучения, тоннель для перемещения объектов обработки через зону облучения, транспортную систему для перемещения объектов обработки между зонами загрузки-разгрузки через зону облучения. Индивидуальная радиационная защита выполнена в виде корпуса, который состоит из набора однотипных стальных плит, расположенных перпендикулярно оси ускорителя, а транспортная система перемещения объектов обработки оборудована двумя модулями двухстороннего облучения объектов обработки с устройствами непрерывного перемещения объектов обработки через зону облучения. Группа изобретений относится также к варианту указанного блока радиационной обработки, в котором ускоритель расположен горизонтально, а транспортная система оборудована двумя модулями двухстороннего облучения объектов обработки с реверсивными каретками, оборудованными контейнерами поворота объектов обработки на 180 градусов в горизонтальной плоскости с целью их двухстороннего облучения. Группа изобретений обеспечивает стерилизацию объектов, а также позволяет упростить обслуживание ускорителя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для инактивации патогенов в биологической жидкости. Для этого проводят смешивание биологической жидкости в присутствии кислорода с углеродным фотосенсибилизатором, представляющим собой фуллерен, нанесенный на твердофазный носитель, при одновременном облучении смеси оптическим излучением. При этом используют твердофазный фотосенсибилизатор, содержащий фуллерен от 0.01 вес.% до 3.0 вес.% на 1 г твердофазного носителя, реакционную среду дополнительно обогащают молекулярным кислородом при перемешивании с последующим отделением фотосенсибилизатора от реакционной среды. Изобретение обеспечивает высокую эффективность и скорость инактивации вирусов в белковых препаратах, полученных из плазмы донорской крови. 5 з.п. ф-лы.

Настоящее изобретение относится к способу финальной стерилизации основанных на полиэтиленгликолях биоразлагаемых нерастворимых гидрогелей с применением излучения. Изобретение представляет cпособ стерилизации основанного на полиэтиленгликоле биоразлагаемого нерастворимого гидрогеля с основными структурными единицами, соединенными между собой разлагаемыми гидролитическим путем связями, включающий стадии: (а) получение гидрогеля, (б) сольватирование гидрогеля в защитном растворителе или в смеси двух или нескольких защитных растворителей или в их водных растворах, (в) обработка сольватированного гидрогеля гамма-излучением. Изобретение обеспечивает неожиданный эффект N-метил-2-пирролидона, N,N-диметилацетамида, N,N-диметилформамида и 1,3-диметил-2-имидазолидона, используемых в качестве защитного растворителя, при стерилизации основанного на полиэтиленгликоле биоразлагаемого нерастворимого гидрогеля. 12 з.п. ф-лы, 9 пр., 2 ил.

Изобретение относится к способам электронно-лучевой стерилизации упакованного медицинского устройства с биоактивным покрытием. Способ стерилизации медицинского устройства, имеющего гепариновое покрытие, включает размещение медицинского устройства в упаковке, содержащей осушающий агент; промывание упаковки нереактивным газом; создание вакуума внутри упаковки с целью удаления остатков газа и влаги; герметичную запайку упаковки; обработку упаковки и медицинского устройства одной или несколькими дозами электронно-лучевого излучения. При этом уровень дозы электронно-лучевого излучения лежит в пределах от 10 кГр до 40 кГр. Способ стерилизации обеспечивает стерильность и увеличивает срок годности медицинского устройства, за счет сохранения активности гепаринового покрытия. 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 2 пр.

Группа изобретений относится к системам стерилизации с использованием электромагнитного излучения и может быть применена для очистки воздуха от бактерий. Способ стерилизации материалов с помощью электромагнитного излучения включает повышение напряженности электромагнитного поля до величины, обеспечивающей уничтожение малоразмерных биологических объектов, таких как бактерии, вирусы. При этом в электромагнитное поле помещают остроконечный элемент, воздействуют на него и на малоразмерные биологические объекты электромагнитным полем токов высокой частоты, которыми нагревают остроконечный элемент до температуры не ниже 100°C, а биологическим объектам и элементу предварительно сообщают электрические заряды, противоположные по знаку. Также раскрывается устройство для осуществления способа стерилизации с помощью электромагнитного излучения. Группа изобретений позволяет снизить энергопотребление при реализации способа и улучшить эксплуатационные характеристики устройства. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх