ITMI20130374A1 - Autoclave per sterilizzazione - Google Patents

Autoclave per sterilizzazione

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ITMI20130374A1
ITMI20130374A1 IT000374A ITMI20130374A ITMI20130374A1 IT MI20130374 A1 ITMI20130374 A1 IT MI20130374A1 IT 000374 A IT000374 A IT 000374A IT MI20130374 A ITMI20130374 A IT MI20130374A IT MI20130374 A1 ITMI20130374 A1 IT MI20130374A1
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sterilization
filter
autoclave
water
connection
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Maria Pia Ghilardi
Daniele Giovanni Ongaro
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Absolute Up S R L
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    • C02F2103/006—Dental effluents

Description

DESCRIZIONE
AUTOCLAVE PER STERILIZZAZIONE
La presente invenzione ha per oggetto un'autoclave per sterilizzazione del tipo descritto nel preambolo della prima rivendicazione.
Sono attualmente note le autoclavi per usi di tipo medico dentistico.
Esse sono alimentate da acqua demineralizzata e sterilizzata che viene portata dall'autoclave stessa ad alte temperature e pressioni. L'acqua allo stato di vapore à ̈ quindi convogliata in una camera isolata nella quale sono posti oggetti vari che devono essere sterilizzati, in particolare strumenti medici o medico dentistici.
Il vapore compie un ciclo di sterilizzazione, a determinate temperature e pressioni, anche variabili, per un determinato periodo di tempo dopo il quale viene espulso nell'ambiente, eventualmente previo raffreddamento.
La tecnica nota sopra citata comporta alcuni importanti inconvenienti.
In particolare il rifornimento di acqua demineralizzata e sterilizzata à ̈ costoso e laborioso per l'utilizzatore dell'autoclave.
Inoltre la dispersione, in seguito al ciclo di sterilizzazione, di acqua nell'ambiente à ̈ nociva per l'ambiente stesso.
Un altro inconveniente ancora à ̈ dato dal fatto che la produzione di acqua demineralizzata e sterilizzata ha un elevato costo energetico.
In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ ideare una struttura di sostegno in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.
Nell'ambito di detto compito tecnico à ̈ un importante scopo dell'invenzione ideare un'autoclave per sterilizzazione che consenta un semplice ed economico rifornimento di acqua per la sterilizzazione.
Un ulteriore compito tecnico della presente invenzione à ̈ ottenere un'autoclave per sterilizzazione semplice la cui manutenzione sia semplice e sicura.
Non ultimo scopo della presente invenzione à ̈ quello di ottenere un'autoclave per sterilizzazione che consenta un'economia energetica nella produzione di acqua demineralizzata e sterilizzata.
Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da una struttura di sostegno come rivendicato nella annessa Rivendicazione 1.
Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di un’esecuzione preferita dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:
la Fig. 1 mostra una vista schematica dell'autoclave per sterilizzazione secondo l'invenzione; e
la Fig. 2 schematizza una porzione dell'autoclave per sterilizzazione secondo l'invenzione.
Con riferimento alle Figure citate, l'autoclave per sterilizzazione secondo l'invenzione à ̈ globalmente indicata con il numero 1.
Essa comprende, per sommi capi, una camera di sterilizzazione 2 e un serbatoio 3 per acqua, includente un filtro di purificazione 30, e in comunicazione di passaggio fluido con la camera di sterilizzazione.
Il filtro 30 à ̈ atto a purificare, e con il termine purificare si intende nella presente applicazione sterilizzare e/o demineralizzare, l'acqua per semplice passaggio dell'acqua stessa attraverso strati filtranti. Il passaggio dell'acqua à ̈ dato da un gradiente di pressione tra diverse porzioni del serbatoio 3 opportunamente semplicemente dovuto alla forza gravitazionale.
Il filtro 30 Ã ̈ quindi posizionato nel serbatoio 3 in posizione intermedia rispetto alla direzione del gradiente di pressione, in modo tale che il serbatoio 3 sia atto a contenere in una porzione ad alto potenziale 3a, preferibilmente posta nella parte superiore, acqua non purificata, e in una porzione a basso potenziale 3b, preferibilmente posta nella parte inferiore, acqua purificata passata attraverso il filtro 30. Le due porzioni 3a e 3b sono, ad eccezione del filtro 3a e di una connessione eventualmente prevista e sotto descritta, reciprocamente isolate.
Il serbatoio 3 può inoltre comprendere sensori 5 della qualità dell'acqua filtrata, preferibilmente posti nella porzione a basso potenziale 3b e costituiti, ad esempio da sensori di conducibilità dell'acqua e di torbidità o simili. Tali sensori 5 sono inoltre preferibilmente inseribili e disinseribili dal serbatoio 3 tramite attacchi rapidi e semplici.
Il filtro 30 à ̈ vincolato nel serbatoio preferibilmente tramite un innesto rapido e include una pluralità di strati filtranti 31.
Nei dettagli strutturali il filtro 30 (Fig.2) à ̈ contenuto in un involucro 32, parte del filtro 30, preferibilmente cilindrico o prismatico. L'involucro 32 comprende un ingresso 32a e un uscita 32b aventi preferibilmente area inferiore all'area totale della base del cilindro che costituisce il filtro 30. L'ingresso à ̈ l'uscita 32a e 32b sono preferibilmente circolari e disposte al centro delle basi superiori e inferiori del cilindro che compone il filtro 30.
L'ingresso e l'uscita 32a e 32b costituiscono un passaggio obbligatorio per l'acqua che passa, opportunamente per gravità, dalla porzione ad alto potenziale 3a a quella a basso potenziale 3b.
L'involucro 32 può inoltre essere suddiviso in una pluralità di sezioni reciprocamente scomponibili. In tal caso l'involucro 32 comprende delle basi intermedie 32c connesse reciprocamente tramite noti mezzi di vincolo, quali filetti e simili, e comprende inoltre aperture intermedie 32d, del tipo analogo all'ingresso e uscita 32a e 32b, atte a consentire il passaggio dell'acqua tra le porzioni 3a e 3b. Tali aperture intermedie 32d consentono inoltre un rallentamento del flusso dell'acqua e una facile manutenzione del filtro 30 o la possibilità di inserire strati filtranti 31 di diametro inferiore, visto che le stesse apertura intermedie 32d definiscono porzioni coniche di diametro inferiore rispetto al diametro dell'involucro 32 (Fig.2).
Gli strati filtranti 31 sono atti a coprire interamente una sezione normale, rispetto all'asse principale dell'involucro 32 cilindrico. Inoltre, visto che in uso l'asse principale dell'involucro 32 Ã ̈ preferibilmente parallelo alla direzione del gradiente di potenziale tra le porzioni 3a e 3b e quindi preferibilmente verticale, gli strati filtranti sono disposti sul piano orizzontale.
Nei dettagli di funzionamento gli strati filtranti 31 si dividono principalmente in due tipologie: gli strati attivi 33 e gli strati di distribuzione 34 dell'acqua.
Gli strati attivi 33 sono atti a svolgere ognuno una funzione di depurazione o demineralizzazione dell'acqua. Possono essere previsti un numero variabile di strati attivi 33, preferibilmente compreso tra sette e tredici.
In particolare à ̈ previsto almeno uno strato 33 ai carboni attivi, e preferibilmente una quantità compresa tra quattro e otto strati ai carboni attivi e preferibilmente almeno uno strato ai carboni attivi à ̈ impregnato con argento. Ognuno di essi ha preferibilmente uno spessore compreso tra 1 mm e pochi centimetri. Tali strati servono principalmente ad eliminare il cloro, clorometani, eliminare microorganismi e la loro crescita, rimuovere iodio e altro ancora. Inoltre gli strati 33 ai carboni attivi sono posti preferibilmente sia nella parte superiore del filtro 30 sia nella parte inferiore dello stesso filtro 30. Infatti essi sono atti a eliminare le maggiori impurità inizialmente presenti nell'acqua ed anche ad eliminare le particelle ed impurità eventualmente formate da ulteriori strati attivi. Tali strati possono essere anche carboni vegetali, carboni catalitici o carboni vegetali catalitici.
Gli strati attivi 33 comprendono inoltre composti per ossidoriduzione. Essi rimuovono i contaminanti inorganici dall'acqua e neutralizzano il pH. Sono presenti da uno a tre strati di tale tipologia, anch'essi preferibilmente sia nella parte inferiore che nella parte superiore. I composti per ossidoriduzione mettono sostanzialmente a disposizione elettroni o cariche positive. A causa di questo scambio di elettroni, molti contaminanti vengono convertiti in componenti innocui che non richiedono ulteriori trattamenti. Altri tipi di contaminanti vengono rimossi dal flusso e fissati allo strato attivo 33.
Altri strati attivi 33 possono essere costituiti da particelle di iodio eventualmente impregnate in resine, atte a eliminare eventuali microorganismi. Tali particelle hanno preferibilmente un numero di valenza dispari. Preferibilmente un solo strato attivo 33 di questa tipologia à ̈ previsto.
Un'altra tipologia di strato attivo 33 preferibilmente presente à ̈ uno strato in resina anionica, atta ad eliminare iodio e ioduri dall'acqua e quindi preferibilmente posta al di sotto di strati con particelle di iodio.
Un'altra tipologia ancora di strato attivo 33 preferibilmente presente à ̈ uno strato in resina per scambio ionico, costituita da un mix di renine anioniche e cationiche e atta a rimuovere contaminanti inorganici e radiologici. Tale strato attivo 33 à ̈ preferibilmente posto in prossimità del fondo del filtro 30.
Gli strati di distribuzione 34 sono invece atti a rallentare o a distribuire meglio lungo l'area della sezione normale del cilindro.
In particolare una prima tipologia di strato di distribuzione 34 à ̈ costituita da un disco forato 34a, ossia un disco polimerico includente una pluralità di fori lungo l'intera area. Esso à ̈ posto in corrispondenza della sommità del filtro 30, a poca distanza dall'ingresso 32a o in corrispondenza delle aperture intermedie 32d. Tale strato 33 à ̈ atto a meglio distribuire l'acqua in ingresso e uscita.
Una seconda tipologia di strato di distribuzione 34 Ã ̈ costituita da uno strato cartaceo 34b.
Lo strato cartaceo 34b ha uno spessore molto ridotto rispetto agli strati attivi. Esso consente di distribuire ottimamente il flusso d'acqua lungo tutta l'area della sezione normale dell'involucro 32, e quindi consente di ottimizzare le prestazioni dei filtri attivi 33. Lo strato cartaceo 34b trattiene inoltre le maggiori impurità, esso funge quindi anche parzialmente da filtro attivo. Qualsiasi tipo di carta può essere utilizzata quale la carta feltro il filtro carta in nylon ed altro ancora. Preferibilmente due strati cartacei 34 racchiudono, preferibilmente non a diretto contatto, ogni strato attivo 33, ad eccezione dell'ultimo strato attivo in fondo al filtro 30, che ovviamente non necessita di una redistribuzione inferiore.
Gli strati attivi 33 e gli strati di distribuzione 34 sono quindi sostanzialmente alternati lungo la lunghezza del filtro 30, ad eccezione che sulla sommità, dove il disco forato 34a e uno strato cartaceo 34b sono consecutivi.
Un simile filtro 30 à ̈ descritto nelle seguenti domande di brevetto: US-A-2008/0302714, in particolare nelle Figg.4 e 7 e dal paragrafo [0039] al paragrafo [0108], ed anche nelle domande di brevetto US-A-5635063, US-A-6572769, US-A-7276161, US-A-7413663 della azienda Zero Technologies, Inc. Tuttavia tali filtri, presenti dagli anni '90 sono destinati al usi domestici e nessun tecnico del ramo ha mai potuto supporre che fossero adattabili, per capacità e potere filtrante, agli autoclavi. Tuttavia il richiedente ha ingegnosamente scoperto, dopo una lunga e sorprendente serie di analisi, che gli stessi filtri erano adattabili al ramo delle autoclavi.
La camera di sterilizzazione 2 à ̈ di per sé nota e atta a contenere oggetti, in particolare dispositivi medici o medico-dentistici. Essa à ̈ inoltre atta a resistere alle elevate pressioni e temperature interne.
Essa à ̈ associata a mezzi di riscaldamento 2a dell'acqua, anch'essi di per loro noti ed atti a riscaldare e dare pressione all'acqua purificata proveniente dal serbatoio 3, in particolare dalla porzione a basso potenziale 3b.
La camera di sterilizzazione 2 può inoltre essere associata a mezzi di smaltimento 2b del vapore ad alta temperatura, quali raffreddatori, filtri per l'espulsione in ambiente di parte del vapore ed altro ancora. In particolare possono essere presenti raffreddatori quali celle di Peltier, scambiatori di calore e simili che possono essere direttamente collegati al liquido contenuto nella porzione 3b o in serie al condotto 46. Tali mezzi di smaltimento sono preferibilmente separati dalla camera 2 per mezzo di una seconda valvola 45, in seguito descritta. I mezzi di evacuazione sono quindi atti ad evacuare il vapore presente in camera 2 ed anche il liquido condensato presente sul fondo della stessa camera 2, opportunamente tramite un’apposita pompa e pescante sul fondo della camera 2.
Essa può comprendere dei mezzi di raffreddamento 2c atti a consentire il raffreddamento del fluido ad alte temperature attraverso un suo passaggio nel serbatoio 3, ed in particolare nella porzione a basso potenziale 3b. Tale soluzione, praticabile con serbatoi di elevate dimensioni, à ̈ ottenibile con una tubazione connessa in entrata e uscita, tramite apposite valvole, all'interno della camera 2 e passante, preferibilmente tramite una serpentina 2d, all'interno del serbatoio 3 nella porzione a basso potenziale 3b. I mezzi di raffreddamento 2c conferiscono un ulteriore vantaggio costituito dalla degasazione dell'acqua. I mezzi di raffreddamento 2c sono anch’essi preferibilmente separati dalla camera 2 per mezzo della seconda valvola 45. In alternativa alla serpentina 2d può essere presente oltre un piccolo serbatoio d’accumulo con adeguati mezzi per lo svuotamento che funge anche da separatore liquido/vapore per la pompa da vuoto.
La camera 2 e il serbatoio 3 sono reciprocamente connessi in connessione di passaggio fluido attraverso mezzi di connessione 4, preferibilmente costituiti da una serie di tubazioni o simili.
Tali mezzi di connessione 4 comprendono una prima connessione 40, atta a connettere il serbatoio 3, ed in particolare la porzione a basso potenziale 3b, alla camera 2. Lungo la prima connessione sono inoltre previsti primi mezzi di trasferimento 41 del fluido dal serbatoio 3 alla camera 2, preferibilmente costituiti da una pompa o da un opportuna disposizione degli elementi che possa sfruttare il gradiente gravitazionale per il detto trasferimento. La prima connessione 40 comprende inoltre una prima valvola 42, atta a interrompere o ripristinare a comando la prima connessione 40.
I mezzi di connessione 4 comprendono inoltre, preferibilmente, una seconda connessione 43, atta a connettere la camera 2 al serbatoio 3, ed in particolare con alla porzione ad alto potenziale 3a. Lungo la seconda connessione sono inoltre previsti secondi mezzi di trasferimento 44 del fluido dalla camera 2 al serbatoio 3 preferibilmente costituiti da una pompa. La seconda connessione 43 comprende inoltre una seconda valvola 45, precedentemente citata e atta a interrompere o ripristinare a comando la seconda connessione 40.
La seconda connessione 43 può interfacciare o connettersi ai mezzi di smaltimento 2b.
In alternativa i mezzi di smaltimento 2b possono direttamente smaltire l'acqua senza ripassare dal serbatoio 3 e quindi senza che l'autoclave 1 comprenda la seconda connessione 43.
Infine i mezzi di connessione 4 comprendono anche, preferibilmente, una terza connessione 46, atta a connettere la porzione a basso potenziale 3b del serbatoio 3 alla porzione ad alto potenziale 3a dello stesso serbatoio 3. Lungo la terza connessione sono previsti terzi mezzi di trasferimento del fluido dalla porzione a basso potenziale 3b del serbatoio 3 alla porzione ad alto potenziale 3a, preferibilmente costituiti da una pompa. La terza connessione 43 comprende inoltre una terza valvola, atta a interrompere o ripristinare a comando la terza connessione 40. La detta terza valvola preferibilmente à ̈ strutturalmente integrata con la prima valvola 42. In questo caso la prima valvola 42 à ̈ una valvola a tre vie atta almeno a connettere la porzione a basso potenziale 3b del serbatoio 3 alternativamente alla camera 2 o alla porzione ad alto potenziale 3a dello stesso serbatoio 3. Anche la terza connessione 46 può in parte coincidere con la prima connessione 40, come illustrato in Fig.1, così come i terzi mezzi di trasferimento coincidono preferibilmente con i primi mezzi di trasferimento 40.
La terza connessione 46 Ã ̈ atta a consentire un ricircolo d'acqua ed ad impedire la degradazione chimico-biologica dell'acqua stantia.
Il procedimento dell'autoclave 1, precedentemente descritto in termini strutturali à ̈ il seguente.
L'acqua viene immessa nella porzione ad alto potenziale 3a del serbatoio 3, preferibilmente direttamente dal rubinetto dell'acqua corrente o simile.
L'acqua attraversa il filtro 30 con le varie membrane, preferibilmente per caduta, e viene quindi purificata, ossia demineralizzata e sterilizzata.
L'acqua pura cade all'interno della porzione a basso potenziale 3b del serbatoio 3 ed à ̈ qui stoccata. Essa attraversa successivamente la prima connessione 40 ed à ̈ convogliata dai i primi mezzi di trasferimento 41 attraverso la prima valvola 42 a tre vie alla camera di sterilizzazione 2.
Qualora alla camera 2 non sia necessaria ulteriore acqua la prima valvola 42 a tre vie connette la porzione a basso potenziale 3b del serbatoio 3 alla porzione ad alto potenziale 3a del serbatoio 3 stesso, attivando il vantaggioso ricircolo dell'acqua. I primi mezzi di trasferimento sono inoltre temporizzati in modo da non circolare comunque continuamente l’acqua per non sovraccaricare il filtro 30.
Prima della camera di sterilizzazione 2 l'acqua à ̈ intercettata dai mezzi di riscaldamento 2b che riscaldano e pressurizzano l'acqua e la immettono nella camera 2 realizzando i previsti cicli di sterilizzazione degli strumenti compresi.
Al termine della sterilizzazione il vapore esce dalla camera 2 à ̈ convogliato attraverso i mezzi di smaltimento 2b à ̈ raffreddato, a temperature inferiori ai 40°C e reimmesso, attraverso la seconda connessione 43 e per mezzo dei secondi mezzi di trasferimento 44 e della seconda valvola 45 alla porzione ad alto serbatoio 3a del serbatoio 3.
In tale fase il vapore può anche essere raffreddato dai mezzi di raffreddamento 2c, che possono essere in serie o in parallelo con altri raffreddatori e/o con le tubazioni varie.
Qualora i sensori 3 segnalino che l'acqua pura ha una torbidità o conducibilità superiori a parametri prestabiliti la macchina segnala la necessaria pulizia o sostituzione rapida del filtro.
L'autoclave per sterilizzazione 1 consegue importanti vantaggi.
In particolare, il rifornimento di acqua avviene direttamente dell'acqua corrente e raramente, visto che l'autoclave 1 consente un continuo ricircolo. Quest'ultimo vantaggio consente inoltre un ridotto impatto ambientale dell'invenzione ed annulla i costi dell'acqua demineralizzata.
Il serbatoio 3 contenete il filtro 30 à ̈ inoltre affiancabile ad autoclavi già presenti sul mercato e negli studi medico dentistici, così da consentire un semplicissimo miglioramento degli stessi.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Autoclave per sterilizzazione (1) comprendente una camera di sterilizzazione (2), un serbatoio (3) di acqua, mezzi di connessione (4) atti a connettere, in connessione di passaggio fluido detto serbatoio (3) con detta camera di sterilizzazione (2), mezzi di riscaldamento (2a) atti a scaldare e a pressurizzare detta acqua e a rifornire detta camera di sterilizzazione (2) per realizzare cicli di sterilizzazione, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio (3) include un filtro (30), detto serbatoio (3) essendo suddiviso in una porzione ad alto potenziale (3a) ed in una porzione a basso potenziale (3b), dette porzioni essendo in reciproca connessione di passaggio fluido tramite detto filtro (30), detto filtro comprendendo una pluralità di strati filtranti (31) includenti strati di distribuzione (34) atti a rallentare e meglio distribuire l'acqua lungo l'intera area di detti strati filtranti (31) e strati attivi (33) atti a svolgere funzioni di depurazione di detta acqua.
  2. 2. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il potenziale di dette porzioni ad alto potenziale (3a) ed a basso potenziale (3b) e ottenuto per gravità.
  3. 3. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di connessione (4) comprendono una prima connessione (40), atta a connettere detta porzione a basso potenziale (3b) a detta camera (2) ed una seconda connessione (43), atta a connettere detta camera (2) a detta porzione ad alto potenziale (3a).
  4. 4. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di connessione (4) comprendono una terza connessione (46), atta a connettere detta porzione a basso potenziale (3b) detta porzione ad alto potenziale (3a) e mezzi di trasferimento di detto fluido da detta porzione a basso potenziale (3b) a detta porzione ad alto potenziale (3a) in modo da ottenere un ricircolo dell'acqua.
  5. 5. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta camera di sterilizzazione (2) comprende mezzi di raffreddamento (2c) atti a consentire il raffreddamento del'acqua attraverso un passaggio in detto serbatoio (3).
  6. 6. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto filtro (30) comprende strati di distribuzione (34) e strati attivi (33) sostanzialmente alternati.
  7. 7. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto filtro (30) comprende una pluralità di strati attivi (33) ai carboni attivi.
  8. 8. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto filtro (30) comprende almeno uno strato attivo (33) realizzato da composti per ossidoriduzioni.
  9. 9. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto filtro (30) comprende una pluralità di strati di distribuzioni (34) costituiti da uno strato cartaceo (34b).
  10. 10. Autoclave per sterilizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto filtro (30) comprende almeno uno strato di distribuzione (34) costituito da un disco forato.
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