RU2143671C1

RU2143671C1 - Thermal melting indicator

Info

Publication number: RU2143671C1
Application number: RU98108070/28A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Пономарев; С.Г. Мальцев; И.В. Мозговой; В.А. Липин; нский А.П. Болшт; А.П. Болштянский; В.В. Казанцев; А.М. Губкина
Original assignee: Пономарев Анатолий Григорьевич; Мальцев Сергей Георгиевич
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: monitoring of thermal processes, specifically, means monitoring condition of steam sterilization of medical materials. SUBSTANCE: thermal melting indicator has temperature-sensitive substance placed into transparent capsule. Capsule is made in the form of bulb or vessel-semi-disc or sleeve. Bulb has neck facing inwards. Vessel-semi-disc has drop-shaped cross-section of space and hole in wall. Sleeve is shut by means of stepped plug with central hole. Space of capsule is divided into peripheral and central parts. Peripheral part is filled with melt of temperature-sensitive substance. Central part of space is not filled with melt of temperature-sensitive substance under no spatial positions of thermal indicator. Central part of space of capsule communicates with outer atmosphere. Such design of thermal melting indicator makes it feasible to ensure monitoring of sterilization temperature and density of steam which enhances reliability of steam sterilization. EFFECT: enhanced reliability of steam sterilization. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике контроля тепловых процессов и, в частности, к средствам контроля режима паровой стерилизации медицинских материалов. The invention relates to techniques for monitoring thermal processes and, in particular, to means for controlling the steam sterilization of medical materials.

Известны термоиндикаторы плавления (плавящиеся покрытия и термосвидетели), принцип действия которых основан на изменении агрегатного состояния термочувствительного вещества [1]. Появление признаков расплавления служит для них критерием оценки температуры объекта, совмещаемого с термоиндикатором в одной и той же тепловой среде. Known melting thermal indicators (melting coatings and thermal witnesses), the principle of which is based on a change in the state of aggregation of a thermosensitive substance [1]. The appearance of signs of fusion serves as their criterion for assessing the temperature of an object that is compatible with a thermal indicator in the same thermal medium.

Независимость температуры плавления термочувствительного вещества от времени и характера нагрева и в связи с этим высокая точность измерений (с погрешностью не более 0,5 - 1,5%) позволяют использовать данные термоиндикаторы в особенно ответственных случаях. The independence of the melting temperature of a thermosensitive substance on the time and nature of heating and, therefore, the high accuracy of measurements (with an error of not more than 0.5 - 1.5%) make it possible to use these thermal indicators in especially critical cases.

Однако использование известных термоиндикаторов сопровождается натеканием термочувствительного вещества на поверхность предметов, что в случае стерилизации медицинских материалов является недопустимым. However, the use of known thermal indicators is accompanied by leakage of a thermosensitive substance to the surface of objects, which is unacceptable in the case of sterilization of medical materials.

Из известных термоиндикаторов плавления наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является термоиндикатор, выполненный в виде термочувствительного вещества, уложенного в прозрачную капсулу из стекла или пластмассы [2]. Of the known melting thermal indicators, the thermal indicator made in the form of a heat-sensitive substance placed in a transparent capsule made of glass or plastic is the closest to the claimed technical essence and the achieved effect [2].

Использование прозрачной капсулы обеспечивает возможность прямого визуального наблюдения внешнего вида термочувствительного вещества. Кроме того, капсула играет роль оболочки, исключающей натекание термочувствительного вещества на предметы стерилизации при любых пространственных положениях термоиндикатора. The use of a transparent capsule allows direct visual observation of the appearance of a thermosensitive substance. In addition, the capsule plays the role of a shell, eliminating the leakage of heat-sensitive substances on sterilization items at any spatial positions of the thermal indicator.

Однако в случае паровой стерилизации медицинских материалов для высококачественной дезинфекции необходимо обеспечивать и контролировать не только температуру, но и максимальную плотность водяного пара, которая достигается за счет удаления из автоклава газов атмосферного воздуха при продувке камеры автоклава насыщенным водяным паром. Известный термоиндикатор такого контроля обеспечить не может, так как выполнен герметичным и, следовательно, термочувствительное вещество в нем не реагирует на изменения физико-химического состава термочувствительной среды в автоклаве. However, in the case of steam sterilization of medical materials for high-quality disinfection, it is necessary to ensure and control not only the temperature, but also the maximum density of water vapor, which is achieved by removing atmospheric air gases from the autoclave when the autoclave is purged with saturated water vapor. The known thermal indicator of such control cannot provide, since it is sealed and, therefore, the thermosensitive substance in it does not respond to changes in the physicochemical composition of the thermosensitive medium in the autoclave.

Поэтому термочувствительное вещество в известных термоиндикаторах герметичного типа выбирается только по условию равенства температуры плавления заданной стандартной температуре стерилизации без учета возможного влияния на температуру плавления, а значит, и на качество контроля режимов стерилизации, плотности водяного пара. Therefore, a heat-sensitive substance in known hermetic type heat indicators is selected only on condition that the melting temperature is equal to a given standard sterilization temperature without taking into account the possible effect on the melting temperature, and therefore on the quality of control of sterilization conditions, water vapor density.

Задачей изобретения является повышение надежности паровой стерилизации медицинских материалов путем обеспечения контроля не только заданной температуры стерилизации, но и плотности водяного пара в автоклаве. The objective of the invention is to increase the reliability of steam sterilization of medical materials by providing control not only of a given sterilization temperature, but also the density of water vapor in an autoclave.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном термоиндикаторе плавления, выполненном в виде термочувствительного вещества, помещенного в прозрачную капсулу, в качестве термочувствительного вещества взято нерастворимое в воде соединение, температура плавления которого равна заданной температуре стерилизации в среде чистого насыщенного водяного пара. Причем при стандартной температуре стерилизации 132±2^oC вещество выполнено в виде таблетки из смеси стеарата цинка со стеаратом кальция, а при стандартной температуре стерилизации 120+2^oC - из смеси стеарата цинка с бисалкофеном.The problem is solved due to the fact that in the known melting temperature indicator, made in the form of a thermosensitive substance, placed in a transparent capsule, a water-insoluble compound, the melting point of which is equal to the set sterilization temperature in a medium of pure saturated water vapor, is taken as a thermosensitive substance. Moreover, at a standard sterilization temperature of 132 ± 2 ^o C, the substance is made in the form of a tablet from a mixture of zinc stearate with calcium stearate, and at a standard sterilization temperature of 120 + 2 ^o C - from a mixture of zinc stearate with bisalkofen.

Кроме того, капсула предлагаемого термоиндикатора выполнена либо в форме типа - "непроливашки" (колба с обращенной внутрь горловиной или стакан, закрытый ступенчатой пробкой с центральным отверстием), либо в форме полудиска с каплеобразным поперечным сечением полости и отверстием в стенке полудиска. Оба указанных варианта предлагаемого технического решения обеспечивают свободный доступ пара к таблетке термочувствительного вещества и при этом исключают вытекание расплава термочувствительного вещества из капсулы при любых пространственных положениях термоиндикатора. Вариант с капсулой-"непроливашкой" используется в тех случаях, когда трудно избежать сдавливания термоиндикатора предметами стерилизации (например, в случае укладки термоиндикатора вместе со стерилизуемым материалом в биксу). Вариант с капсулой-полудиском целесообразно выполнять из прозрачной полимерной пленки и использовать в тех случаях, когда сжатие термоиндикатора предметами стерилизации в автоклаве может быть исключено. In addition, the capsule of the proposed thermal indicator is made either in the form of a “non-spill” type (flask with an inward mouth or a glass closed with a step stopper with a central hole), or in the form of a half-disk with a drop-shaped cross section of the cavity and an opening in the half-disk wall. Both of these options of the proposed technical solution provide free access of steam to the tablet of the thermosensitive substance and at the same time exclude the flow of the melt of the thermosensitive substance from the capsule at any spatial positions of the thermal indicator. The option with a “non-spill” capsule is used in cases when it is difficult to avoid squeezing the thermal indicator with sterilization objects (for example, in the case of laying the thermal indicator together with the material to be sterilized in a bix). The option with a half-disk capsule is advisable to be made of a transparent polymer film and used in cases where the compression of the thermal indicator by sterilization objects in an autoclave can be excluded.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1, 2, 3 показаны варианты конкретного выполнения предлагаемого термоиндикатора. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1, 2, 3 show options for a specific implementation of the proposed thermal indicator.

Вариант конкретного выполнения термоиндикатора, показанный на фиг. 1, включает таблетку 1 термочувствительного вещества, помещенную в прозрачную капсулу-"непроливашку", выполненную в виде колбы 2 с обращенной внутрь горловиной 3. Такая форма капсулы обеспечивает разделение объема полости на периферийный объем 4, прилегающий к стенкам полости, и смежный с ним центральный объем 5, прилегающий к отверстию в горловине. При этом термочувствительное вещество вне зависимости от пространственного положения термоиндикатора может заполнять только участки объема 4. Участки объема 5 им не заполняются, в результате чего при любых пространственных положениях термоиндикатора исключается вытекание термочувствительного вещества через отверстие в горловине, что, в свою очередь, делает невозможным его натекание на предметы стерилизации. The embodiment of the thermal indicator shown in FIG. 1, includes a thermosensitive substance tablet 1 placed in a transparent “non-spill” capsule, made in the form of a flask 2 with an inward-facing neck 3. This capsule shape separates the volume of the cavity into a peripheral volume 4 adjacent to the walls of the cavity and an adjacent central one volume 5 adjacent to the hole in the neck. In this case, regardless of the spatial position of the thermal indicator, the heat-sensitive substance can fill only sections of the volume 4. The sections of volume 5 are not filled with it, as a result of which the temperature-sensitive substance is prevented from flowing out through the hole in the neck, which, in turn, makes it impossible leakage on sterilization items.

Вариант выполнения термоиндикатора, показанный на фиг. 2, является аналогичным. Отличие состоит только в том, что капсула-"непроливашка" выполнена в виде стакана 6, закрытого ступенчатой пробкой 7, благодаря которой обеспечивается возможность многоразового использования капсулы. The embodiment of the thermal indicator shown in FIG. 2 is similar. The only difference is that the “non-spill” capsule is made in the form of a glass 6 closed by a step stopper 7, due to which the capsule can be reused.

Вариант выполнения, показанный на фиг. 3, включает капсулу из полимерной пленки, которая представляет собой клиноподобный полудиск 8 с каплеобразным поперечным сечением полости. Полудиск в данном случае получен за счет того, что сложенная вдвое полимерная пленка сварена подковообразным швом 9. Форма капсулы такого вида, как и форма капсулы-"непроливашки" обеспечивает разделение объема полости на периферийный объем 10 и смежный с ним центральный объем 11. Причем вне зависимости от пространственного положения термоиндикатора, как и в случае с капсулой-"непроливашкой", здесь может заполняться термочувствительным веществом только периферийный объем. Поэтому для того, чтобы исключить вытекание термочувствительного вещества, отверстие 12 выполняется в той части стенки капсулы, которая прилегает к центральному объему 11. The embodiment shown in FIG. 3 includes a capsule of a polymer film, which is a wedge-shaped half-disk 8 with a drop-shaped cross-section of the cavity. In this case, a half-disk is obtained due to the fact that the polymer film folded in half is welded with a horseshoe-shaped seam 9. The shape of a capsule of this kind, as well as the shape of a “non-spill” capsule, ensures separation of the cavity volume into the peripheral volume 10 and the adjacent central volume 11. Moreover, outside Depending on the spatial position of the thermal indicator, as in the case of the “non-spill” capsule, only the peripheral volume can be filled with a thermosensitive substance. Therefore, in order to prevent leakage of the heat-sensitive substance, the hole 12 is made in that part of the wall of the capsule, which is adjacent to the Central volume 11.

Работа термоиндикатора осуществляется следующим образом. Термоиндикатор помещают в автоклав вместе со стерилизуемым материалом. В процессе стерилизации водяной пар проходит через отверстие в капсулу термоиндикатора и вступает во взаимодействие с термочувствительным веществом, находящимся в капсуле. В зависимости от того, какая из стандартных температур является параметром выбранного режима стерилизации (120+2^oC или 132±2^oC), в качестве термочувствительного вещества берут, соответственно, либо смесь стеарата цинка с бисалкофеном, либо смесь стеарата цинка со стеаратом кальция. Температура плавления этих смесей в воздушной среде заведомо выше заданной температуры паровой стерилизации, при которой каждая из них используется в качестве термочувствительного вещества. (В частности, для смеси стеарата цинка с бисалкофеном, используемой при паровой стерилизации с температурой 120+2^oC, температура плавления таблетки, помещенной в сухожаровой шкаф с воздушной средой, составляет 126±1^oC, а для смеси стеарата цинка со стеаратом кальция, используемой при температуре паровой стерилизации 132±2^oC, температура плавления таблетки в воздушной среде имеет значение, равное 140±2^oC). С увеличением плотности водяных паров, обеспечиваемым за счет продувки автоклава насыщенным водяным паром, температура плавления указанных веществ уменьшается и приобретает минимальное значение, равное заданной стандартной температуре стерилизации, когда паровоздушная смесь превращается в чистый, а значит, и наиболее плотный при данном давлении пар.The operation of the thermal indicator is as follows. The thermal indicator is placed in an autoclave together with the material to be sterilized. In the process of sterilization, water vapor passes through an opening into the capsule of the thermal indicator and interacts with the heat-sensitive substance in the capsule. Depending on which of the standard temperatures is the parameter of the selected sterilization mode (120 + 2 ^o C or 132 ± 2 ^o C), either a mixture of zinc stearate with bisalkofen or a mixture of zinc stearate with calcium stearate are taken as a heat-sensitive substance . The melting temperature of these mixtures in air is obviously higher than the set temperature of steam sterilization, at which each of them is used as a heat-sensitive substance. (In particular, for a mixture of zinc stearate with bisalkophene used in steam sterilization with a temperature of 120 + 2 ^o C, the melting point of a tablet placed in a dry heat cabinet with air is 126 ± 1 ^o C, and for a mixture of zinc stearate with calcium stearate used at a steam sterilization temperature of 132 ± 2 ^° C, the melting temperature of the tablet in air is 140 ± 2 ^° C). With an increase in the density of water vapor, which is ensured by purging the autoclave with saturated water vapor, the melting point of these substances decreases and acquires a minimum value equal to the set standard sterilization temperature, when the vapor-air mixture turns into clean, and, therefore, the most dense vapor at a given pressure.

Уменьшение температуры плавления используемых веществ от увеличения плотности водяного пара можно объяснить тем, что теплота физической адсорбции водяных паров для этих веществ выше теплоты физической адсорбции газов воздушной смеси, т.е. водяные пары более активно, чем воздух, снижают удельную свободную энергию поверхности (поверхностное натяжение) их твердой фазы. The decrease in the melting temperature of the substances used from the increase in the density of water vapor can be explained by the fact that the heat of physical adsorption of water vapor for these substances is higher than the heat of physical adsorption of gases in the air mixture, i.e. water vapor more actively than air reduces the specific free surface energy (surface tension) of their solid phase.

Если установившаяся в автоклаве температура не меньше необходимой нормы и термодинамическая среда в нем по своему физико-химическому составу представляет собой чистый насыщенный водяной пар без примеси газов атмосферного воздуха, то термочувствительное вещество расплавляется и растекается в периферийном объеме полости капсулы. При этом независимо от пространственного положения термоиндикатора расплав термочувствительного вещества не вытекает через отверстие в капсуле наружу и не натекает на предметы стерилизации. If the temperature established in the autoclave is not less than the required norm and the thermodynamic medium in it in terms of its physicochemical composition is pure saturated water vapor without the admixture of atmospheric air gases, then the thermosensitive substance melts and spreads in the peripheral volume of the capsule cavity. In this case, regardless of the spatial position of the thermal indicator, the melt of the thermosensitive substance does not leak out through the hole in the capsule and does not leak onto sterilization objects.

После окончания стерилизации термоиндикатор извлекается из автоклава вместе со стерилизованным материалом и на основании визуального обнаружения признаков расплавления таблетки термочувствительного вещества делается вывод относительно соблюдения правильного режима стерилизации для данной партии материала. After sterilization is completed, the thermal indicator is removed from the autoclave together with the sterilized material, and based on the visual detection of signs of melting of the thermosensitive substance tablet, a conclusion is drawn regarding compliance with the correct sterilization regime for a given batch of material.

Если же среда чистого насыщенного водяного пара имела температуру, меньше необходимой заданной нормы, или, наоборот, при заданной температуре среда не являлась чистым насыщенным водяным паром, то термочувствительное вещество в капсуле не расплавляется, что свидетельствует о несоблюдении правильного режима стерилизации из-за возможной неисправности приборов или из-за плохой продувки автоклава насыщенным паром. If the medium of pure saturated water vapor had a temperature lower than the required predetermined norm, or, conversely, at a given temperature, the medium was not pure saturated water vapor, then the heat-sensitive substance in the capsule does not melt, which indicates that the correct sterilization mode is not observed due to a possible malfunction instruments or due to poor autoclave purging with saturated steam.

Заявляемое техническое решение термоиндикатора обеспечивает повышение надежности контроля режимов паровой стерилизации медицинских материалов. The claimed technical solution of the thermal indicator provides increased reliability of the control modes of steam sterilization of medical materials.

В приложении к описанию изобретения приведены примеры теоретического обоснования конструктивных размеров полости капсулы-"непроливашки", а также полости капсулы-полудиска с каплеобразным поперечным сечением. Примеры теоретического обоснования иллюстрируются фиг. 4-9. In the appendix to the description of the invention, examples of theoretical justification of the structural dimensions of the cavity of the “non-spill” capsule, as well as the cavity of the half-disk capsule with a drop-shaped cross section are given. Examples of theoretical justification are illustrated in FIG. 4-9.

Источники информации, принятые во внимание. Sources of information taken into account.

1. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение. - М.: Энергия, 1972, - с. 14-15. 1. Abramovich B.G. Thermal indicators and their use. - M .: Energy, 1972, - p. 14-15.

2. Абрамович Б.Г. Цветовые индикаторы температуры. - М.: Энергия, 1978, с. 154-155. 2. Abramovich B.G. Color indicators of temperature. - M .: Energy, 1978, p. 154-155.

Claims

1. The melting temperature indicator for monitoring the steam sterilization of medical materials, containing a thermosensitive substance placed in a transparent capsule, characterized in that the capsule is made in the form of a flask with an inward-facing neck, or in the form of a half-disk with a drop-shaped cross-section of the cavity and an opening in the wall , or in the form of a glass closed with a step stopper with a central hole, the capsule cavity being divided into a peripheral part filled with a melt of a thermosensitive substance, and tral portion not filled by the molten thermally sensitive material at any spatial positions thermal indicator and the opening in the neck of the flask or vessel wall in-half-disk, or in a stepped stopper according to the external environment a central portion of the cavity of the capsule.

2. The melting temperature indicator according to claim 1, characterized in that at a standard sterilization temperature of 120 ± 2 ^° C, the heat-sensitive substance is made in the form of a tablet from a mixture of zinc stearate with bisalkofen.

3. The melting temperature indicator according to claim 1, characterized in that at a standard sterilization temperature of 132 ± 2 ^° C, the heat-sensitive substance is made in the form of a tablet from a mixture of zinc stearate and calcium stearate.