Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_1529_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана.pdf
становится совершенно сухой. Когда затем впускается пар,
пересушенный хлопок будет притягивать влагу из пара; она
сконденсируется и вызовет нагревание.
Поскольку ткань сухая, она впитает лишнюю влагу. Таким
образом, хлопковая ткань будет способствовать конденсации
большего объема пара, чем другие ткани и загрузки, а это значит, что
выделится больше теплоты. По этой причине пар станет перегретым.
А перегретый пар имеет свойства обычного газа — он плохой
переносчик теплоты. Следовательно, перегретый пар не подходит
для надежной стерилизации. И данный процесс не пригоден для
стерилизации пористых загрузок, содержащих хлопковые ткани.
Рис. Цикл стерилизации с использованием форвакуума для удаления
воздуха и поствакуума для сушки.
229
5.3.6.2.
Стерилизация со стравливанием пара
Чтобы улучшить процесс удаления воздуха во время фазы
форвакуума, можно впрыснуть в камеру некоторое количество пара.
Вначале воздух удаляется вакуумом, как и во всех других процессах.
При достижении определенной степени вакуума, в камеру
впрыскивается (впускается) небольшое количество пара, при этом
вакуумный насос все еще работает. Таким образом, небольшая
порция пара продолжает поступать в камеру.
Воздух, который был в упаковке, будет постепенно заменяться
паром. И воздух, и пар будут одновременно откачиваться из камеры.
Но количество воздуха ограничено. Так как насос продолжает
работать, количество воздуха будет все время уменьшаться. И,
наконец, большая часть воздуха будет удалена.
Порция пара может также впускаться в камеру и при давлении
выше атмосферного. И в этом случае медленно, но верно, воздух,
находившийся в камере и в упаковках, заменяется паром.
Такой метод «вытеснения» воздуха паром часто используется в
базовых стерилизаторах, управляемых вручную. Однако для более
крупных упаковок этим методом сложно удалить воздух.
5.3.6.3.
Стерилизация с импульсной подачей
пара при давлении выше атмосферного
Понаблюдаем за стерилизационной камерой, содержащей
загрузки с текстильными упаковками. Впускаемый в камеру пар
проникает в упаковку загрузок. В зависимости от плотности упаковок
пар будет проникать в них более или менее глубоко.
Поскольку пар поступает со всех сторон, воздух в центральной
части упаковки окажется «запертым», то есть внутри упаковок всегда
будет оставаться воздух.
Когда давление сбрасывается, часть остающегося воздуха будет
вымываться паром. Далее в камеру будет впущена новая порция пара,
который теперь более глубоко проникнет в упаковку. При повторном
спуске пара вымывается еще часть остающегося воздуха.
Таким образом, с каждым импульсом пара количество воздуха
будет сокращаться, и пар будет глубже проникать в упаковку. После
определенного числа импульсов пар, наконец, дойдет до центра
упаковки. Для надлежащего удаления воздуха из текстильных
упаковок, необходимо применять импульсную подачу пара.
230
Для полых инструментов также требуется импульсная подача пара;
однако для полых инструментов за впусками пара должен следовать
вакуум.
Рис. Процесс стерилизации вытеснением воздуха паром и
импульсной подачей пара под давлением выше атмосферного.
Этот процесс может использоваться для стерилизации пористых
загрузок. Доказана его пригодность для использования в
стерилизаторах, управляемых ручную.
Измеряя температуру внутри текстильной упаковки на всем
протяжении процесса, можно продемонстрировать действенность
импульсной подачи пара. После 2-го импульса температура внутри
тестируемой упаковки становится равной температуре в камере, а это
значит, что воздух удален.
Обоснование необходимости импульсной подачи пара для
достижения нужной температуры внутри пористых загрузок. Только
после второго импульса температура внутри текстильной упаковки
становится такой же, как в камере.
231
5.3.6.4.
Стерилизация фракционированным
форвакуумом
В идеале при стерилизации можно использовать преимущества
как форвакуума, так и импульсной подачи пара. Для этого был
разработан процесс с фракционированным форвакуумом.
Здесь сначала создается вакуум, а затем осуществляется
импульсная подача пара. Давление импульса может быть ниже или
несколько выше атмосферного давления. В конце этого первого
импульса и воздух, и пар остаются в загрузке.
При повторном вакуумировании и воздух, и пар будут удалены, и
следующим импульсом будет подана новая порция пара. Тогда
фракция воздуха (порция) внутри камеры станет меньше; количество
воздуха сократится. С каждым циклом вакуумирования и импульсной
подачи пара воздушная фракция в смеси будет становиться все
меньше.
При повторении такого цикла несколько раз количество воздуха
уменьшается очень заметно и очень быстро. Давление импульсов
остается низким, поэтому пара требуется мало. Огромные и
стремительные перепады давления вызывают мощное течение пара
внутри упаковок, что приводит к эффективному удалению воздуха.
Поэтому, процесс на основе фракционированного форвакуума
сегодня считается самым надежным способом стерилизации всех
материалов, в которых может удерживаться воздух.
5.3.6.5.
Улучшение процесса сушки путем медленного
повышения температуры и импульсной подачи
воздуха при давлении ниже атмосферного
или перегретого пара
Влажные загрузки продолжают представлять серьезную
проблему. При крупных загрузках тяжелых наборов инструментов
(например, ортопедических комплектов) сушки простым глубоким
вакуумированием может оказаться недостаточно.
Медленное повышение температуры перед фазой
стерилизации. При медленном повышении температуры перед
стерилизацией достаточно времени, чтобы к моменту начала
стерилизации вся масса тяжелых загрузок прогрелась до требуемой
температуры.
232
Таким образом, загрузка сможет поглотить максимальное
количество теплоты. Следовательно, после стерилизации останется
максимальное количество тепла для испарения остаточной влаги, за
счет чего улучшится сушка.
Благодаря медленному нагреву давление пара уравновешено с
температурой. Пар, который подается в камеру под давлением
(высокоэнергетический), поступает в камеру, где давление – ниже. За
счет этого объем пара стремительно увеличивается, а его давление
снижается – до уровня давления в камере. Внезапное падение
давления вызывает потерю энергии пара. Однако подобный
энергообмен (при потере тепла) занимает некоторое время.
Если времени для обмена отведено недостаточно, это вызовет
перегрев. В данном процессе при медленном нагреве достаточное
время отводится на потерю энергии пара и доведение пара до
температуры насыщения при преобладающем в камере давлении. Тем
самым, предупреждается также перегрев пара.
Импульсный впуск воздуха или перегретого пара в условиях
вакуума способствует сушке. Для некоторых тяжелых загрузок
дополнительного нагрева перед началом стерилизации может все же
оказаться недостаточно для обеспечения надлежащей сушки загрузок.
Для таких загрузок можно использовать дополнительное
усовершенствование — импульсную подачу фильтрованного воздуха
на вакуумной стадии сушки. С каждым импульсом какая-то часть
влаги, остававшейся в загрузке, испаряется и удаляется; это
аналогично удалению воздуха путем импульсной подачи пара на
стадии деаэрации.
Недостаток этого метода в том, что воздушный фильтр будет
больше подвержен износу, так как при каждом импульсе воздух
приходится фильтровать. Это делает необходимой более регулярную
замену воздушного фильтра. Необходимо выполнять инструкции
производителя по замене фильтра.
Если давление пара при импульсной подаче остается ниже
атмосферного давления, есть вероятность всасывания воздуха в
камеру. Разумеется, если давление остается на уровне выше
атмосферного, этого не произойдет. Поэтому процесс, в котором пар
подается импульсами при давлении ниже атмосферного, более
уязвим в плане протечек.
Чтобы ограничить риск протечек воздуха в камеру, процесс
можно начинать с импульсов пара при давлении ниже атмосферного
233
давления, а в конце подавать пар импульсно при давлении выше
атмосферного. Разные производители предлагают различные
варианты этого процесса.
Усовершенствование сушки в процессе медленного увеличения
давления с импульсной подачей воздуха в условиях вакуума.
Процесс используется для стерилизации тяжелых наборов
инструментов. Медленный рост давления после деаэрации
обеспечивает постепенное нагревание пара и загрузки, за счет чего
достигается максимальное теплосодержание загрузки для
последующей сушки и предотвращается перегрев пара. В условиях
вакуума для сушки вместо воздуха можно импульсно подавать
перегретый пар.
Недавно были проведены эксперименты с подачей перегретого
пара на стадии вакуума. Давление в камере должно оставаться на
уровне ниже давления насыщения пара, иначе говоря, пар должен
оставаться перегретым в целях предотвращения конденсации пара, и,
следовательно, влажности загрузки.
Лишь в конце фазы сушки в камеру впускается воздух, чтобы
получить в камере атмосферное давление. Преимущество этого
метода сушки состоит в том, что при подаче перегретого пара
отсутствует реконтаминация загрузки, поскольку используемый пар
стерилен. Воздушный фильтр включается в процесс лишь при
конечной подаче воздуха.
Технология сушки перегретым паром обычно применяется в
пищевой и деревообрабатывающей промышленности.
В современных автоклавах для пористых загрузок полный цикл
стерилизации можно осуществить за 45 минут. Собственно, время
самой выдержки при температуре 134–138°C может составлять лишь
3 минуты. Однако за такое короткое время обеспечить надежную
стерилизацию можно только при условии, что пар непосредственно
контактирует с изделиями.
Любой остающийся воздух может стать причиной недостаточной
стерилизации. Поэтому в современных автоматических быстрых
стерилизаторах для пористых загрузок или полых инструментов в
камере и в загрузках остаточного воздуха не должно быть вовсе, и
очень важно, чтобы вакуумная система была в идеальном состоянии.
В паровых стерилизаторах удаление воздуха — чрезвычайно
важная фаза процесса стерилизации.
234
5.3.7.
Базовая конструкция автоклавов,
оснащенных вакуумной системой
Во всех автоклавах, которые мы обсуждали до сих пор, вода
генерируется из пара в том же сосуде, в котором производится
стерилизация изделий. В стерилизаторах с вакуумной системой
парогенератор и камера разделены.
5.3.7.1.
Разделение камеры и парогенератора
В предыдущем разделе мы видели, что при вакуумировании
сосуда, в котором находится вода, она закипает при гораздо более
низких температурах. Таким образом, состояние вакуума, который
может быть создан над водой при определенной температуре,
ограничено. Обычно вода в камере стерилизатора нагревается и
закипает уже при слабом вакууме.
Таким образом, для эффективного удаления воздуха вакуум не
может быть достаточно глубоким. Более того, чтобы можно было
успешно выпарить из загрузки весь конденсат, образовавшийся в
результате стерилизации, воды в камере должно быть как можно
меньше. Поэтому мы не можем генерировать пар в той же камере, в
которой находится загрузка.
Особенности автоклава с вакуумной системой:
1.
Парогенератор и камера должны быть разделены.
2.
Конденсат должен быть удален из камеры.
Для этого надо произвести следующую модификацию
конструкции нашего автоклава:
1.
Необходимо генерировать пар в отдельном сосуде высокого
давления(парогенераторе), а затем отвести его в камеру по
трубопроводу. С помощью клапана, предусмотренного в
трубопроводе, соединение может быть открыто или перекрыто. В
некоторых одностенных стерилизаторах после фазы стерилизации
перед вакуумированием всю воду из камеры спускают. В таком
случае образование пара и стерилизация камеры не требуются.
2.
Конденсат, образовавшийся при стерилизации, должен
удаляться как можно тщательнее.
235
5.3.7.2.
Удаление конденсата
Контактируя со стерилизуемыми изделиями, пар конденсируется
и стекает каплями на дно камеры. Эта вода должна быть удалена.
Особенно много конденсата образуется вначале, когда стерилизатор и
загрузка еще холодные, и вскоре на дне камеры образуется слой
воды. Конечно, ее надо удалить.
Проще всего было бы открыть пробку сливного
отверстия,
которое можно предусмотреть в нижней точке камеры. Это следовало
бы сделать в то время, когда в автоклаве есть давление.
Слив надо было бы держать открытым, пока не станет выходить
один лишь пар. Но такой метод сброса конденсата опасен и может
привести к потерям пара или увлажнению загрузок. Поэтому нужны
какие-либо автоматические средства сброса конденсата без
выпускания пара.
Единственный способ разрешить эту проблему — использовать
автоматический клапан, который каким-то образом ощущает разницу
давлений пара и конденсата и соответственно реагирует.
Автоматический клапан такого типа известен как
конденсатоотводчик. Его назначение — сбрасывать конденсат, не
выпуская пар.
Конденсатоотводчики бывают разных типов, и действуют они
по-разному. Выбор типа конденсатоотводчика зависит от цели, с
которой он будет использоваться.
На этой стадии нам достаточно знать, что в нижней точке
стерилизационной камеры необходимо установить спускную трубу,
оснащенную конденсатоотводчиком для удаления конденсата.
При появлении конденсата он открывается, а если в камере есть
только пар, остается закрытым. Чтобы предотвратить попадание
грязи в чувствительный механизм конденсатоотводчика, перед ним
всегда устанавливается фильтр.
Конденсатоотводчик нужен для удаления конденсата из камеры.
В начале процесса стерилизации конденсатоотводчик действует как
автоматическое устройство для удаления воздуха. Фильтр
предотвращает попадание частиц грязи. Стрелки показывают
направление потоков пара.
236
5.3.7.3.
Базовые конструкции автоклавов
с вакуумной системой
Необходимость разделения парогенератора и камеры, а также
удаления конденсата привела к появлению нескольких вариантов
базовых конструкций автоклавов:
a.
Использование отдельного парогенератора (бойлера,
производящего пар) и одностенной камеры. Генератор находится на
некотором расстоянии от самого автоклава. Пар поступает в
стерилизационную камеру по соединительной трубке, снабженной
клапаном для регулирования потока пара.
b.
Парогенераторный сосуд располагается непосредственно
вокруг камеры, охватывая ее наподобие рубашки. Поэтому автоклав,
в котором второй сосуд расположен вокруг камеры, называют
актоклавом с рубашкой, или автоклавом, заключенным в рубашку.
Это двустенный автоклав. Камера и рубашка соединены трубой,
снабженной клапаном для регулирования потока пара.
c.
Отдельный парогенератор и камера с рубашкой.
Тип a почти не используется.
Тип b — общая конструкция базовых вертикальных автоклавов.
Тип c — общая конструкция современного автоматического
автоклава.
5.3.7.4.
Преимущества автоклавов с рубашкой
Это самая распространенная конструкция автоклавов для
стерилизации больших объемов медицинских изделий. Рубашка
вокруг камеры дает ряд преимуществ:
1.
Когда пар поступает в стерилизационную камеру, стенка
камеры уже прогрета. За счет этого сокращается количество
конденсата, образующегося внутри камеры, что способствует
предотвращению намокания загрузок.
2.
Время нагрева короче, так как стенка камеры уже имеет
высокую температуру. Следовательно, общая продолжительность
цикла может быть заметно сокращена.
3.
Во время сушки загрузка остывает благодаря
принудительному испарению конденсата из загрузки. Горячая стенка
камеры помогает загрузке сохранять тепло, и, таким образом, сушка
улучшается.
237
4.
Благодаря тому, что рубашка теплая, разница температур в
камере будет меньше, и распределение тепла от стенки камеры к
центру идет лучше. Это улучшает воспроизводимость процесса
стерилизации.
Камера может располагаться горизонтально или вертикально.
Современные автоклавы, как правило, горизонтального типа, имеют
размеры, соответствующие размерам стерилизационного модуля
(30×30×60 см).
5.3.8. Вакуумные насосы
Для создания вакуума до и после периода стерилизации на
практике применяют вакуумные насосы двух типов:
1.
Эжекторный насос (водоструйный питательный насос). Их еще
называют струйными насосами, или эжекторами.
2.
Кольцевой насос.
5.3.8.1. Эжекторный (струйный насос)
Струйный насос для воды (эжектор). Представьте, что вы
поливаете цветы у себя в саду из садового шланга. Когда вы
открываете кран, из шланга течет вода. Чем больше вы раскручиваете
кран, тем дальше(но не очень далеко) вода выплескивается из крана.
Если сжать конец шланга, струя воды будет доставать гораздо
дальше. Чем сильнее сжатие, тем дальше летит вода. В месте
препятствия (то есть в сопле) скорость потока воды увеличивается.
Из-за этого струя воды достигает более далеких мест.
Энергия давления воды переходит в энергию движения. На языке
физики это называется так: статическая энергия (давление) перешла в
кинетическую энергию(движение).
Однако в природе никакая энергия не теряется. В любое время
сумма этих энергий будет неизменной 102. Этот феномен известен
как закон Даниила Бернулли, ученого, родившегося в Нидерландах
(1700-1782): Закон Бернулли: В каждой точке установившегося
потока жидкости сумма внешнего, гидростатического и
динамического давления есть величина постоянная.
Не может быть никаких потерь энергии. Таким образом, в месте
преграды с увеличением скорости давление уменьшается. В месте
преграды возникает область пониженного давления. Результатом
становится всасывание.
238