专利名称：对骨组织连续低温干燥灭菌的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对骨组织连续低温干燥灭菌的装置。适用于临床骨科移植、修补手术。
背景技术：
骨组织又称骨移植物、移植骨、骨材料等，用于临床骨科移植、修补手术。目前，在医院因同种异体骨移植导致感染或传染病感染是严重的并发症和意外事件。因此，为了降低移植手术中骨组织传播HIV等传染病的风险，目前医院临床通常采用的方法是按照国际上相关标准对骨组织供体病史进行认真调查和筛选，在规定级别的洁净室按照外科手术技术对获得的合格的骨组织经过清除骨髓、脂肪和蛋白等加工，再进行冷冻干燥、辐射灭菌等处理。该方法作为用于移植的骨组织的常规处理方法在实施过程中主要存在以下问1、方法的不连续性——骨组织经过技术处置后，需先进行冷冻干燥，再进行辐照低温灭菌，每个步骤所需时间较长，且都要求严格的无菌操作，以防产生微生物感染而影响骨组织热源等质量问题；2、处理成本偏高——冷冻干燥需专门设备，造价较高；辐照灭菌更存在着辐照基地局限和资源短缺的限制，从而影响骨移植技术的普及应用；3、骨组织质量的不稳定性——如用伽马射线辐射灭菌方法处理骨组织，需要对辐照计量和时间严格控制，而计量高将影响骨组织的生物学活性。除辐射灭菌方法外，还有化学灭菌和热力灭菌等方法，但都存在着对移植骨的生物学活性影响较大、有化学残留、灭菌效果不稳定和过程复杂等问题。因此，需要有更好更可靠的方法来进行骨组织的灭菌处理。
发明内容
本实用新型针对上述骨组织加工中业已存在的问题，提供一种对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，利用该装置可杀灭骨组织表面和缝隙中的病毒和细菌，保持骨组织的生物学活性，减少微生物污染和临床感染，降低加工成本，有利于骨移植技术的普及应用。
本实用新型采用的技术方案是装置包括封闭容器、封闭门、真空泵、电磁阀及流量调节器、介质气源、气源流量调节器、电磁波源、电磁波调配器和电极；封闭容器的一面装有封闭门，容器内部之顶部和底部装有电极，电极通过电线与电磁波调配器连接，电磁波调配器接电磁波源；封闭容器的底部经电磁阀及流量调节器接真空泵；封闭容器的顶部经气源流量调节器接介质气源。
所述电磁波源由电磁波振荡器、开关电源、功率放大器、控制器、定向耦合器和电磁波调配器组成，开关电源供给各功能模块所需的直流电源电压，电磁波振荡器产生的电磁波信号输送给功率放大器，放大后的信号通过定向耦合器从电磁波调配器发送出去，控制器的输出信号连接到功率放大器。
装在封闭容器和真空泵之间的抽气管路上的电磁阀及流量调节器由电磁阀、针阀和质子流量计串接而成。
所述功率放大器包括非门U1A和U1B、与门U2A和U2B、第一级功率放大器N6和N7、第二级功率放大器N3和N4，从电磁波振荡器集成块U6之QC脚输出的电磁波信号经变压器T1变压后输至功率放大器，经两级放大后输送至由电容C17和电感L4组成的定向耦合器。
所述控制器包括放大器U3A、U4A、U4C，比较器U3B、U4B，三极管N1、N2、N5；控制器的输入端接电磁波调配器的结点A，放大后的控制信号从U3A输出，经二极管D8、D6输至三极管N2、N1、N5，从N5输出的控制信号接至功率放器第一级放大管N6和N7的结点B。
本实用新型通过真空系统使灭菌室内形成真空状态并维持实现低温干燥；特定电磁波通过导线导入工作室，通入介质气体在一定真空气压下电离形成等离子体状态，而处于等离子体状态的介质气体(典型的H2O2)具有高度的活性，可渗透到骨的表面和缝隙中，灭菌能力大大提高，可有效杀灭骨组织表面和缝隙中的病毒和细菌，处理过程完成后，本装置仅排除少量水和氧气，没有废气，骨组织上没有残留的物质；灭菌全过程均是在较低温度下(一般在45℃以下)进行，可在较短的时间内获得极佳的干燥灭菌效果，避免了辐射灭菌、高温灭菌对骨的生物学活性的不良影响，保持了骨组织的生物学活性，减少了微生物污染和临床感染；由于不需要专门的设备、基地和资源，故处理成本降低，有利于骨移植技术的普及应用。
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型中电磁波源和电磁波调配器的电路框图。
图3是本实用新型中电磁波源和电磁波调配器的电原理图。
图4是本实用新型中电磁阀及流量调节器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例具有可方便开启密封门2的封闭容器1(工作室)，内部的置物架可放置待处理的骨组织，利用真空泵3和电磁阀及流量调节器4维持工作室处于所控制的真空状态下，介质气源5通过气源流量调节器6进入工作室，特定频率的电磁波由电磁波源7发生，通过电磁波调配器7-6输出经传输线导入工作室内的放电电极8，电磁波功率大小以使工作室内的介质气体产生电离、进而形成低温等离子体为宜，调节气压与功率可改变放电的强度，工作室内被激发形成的等离子态的离子、电子、射线和紫外线等即可对其内的骨组织进行连续低温干燥及物理灭菌处理。
图2、图3所示的是电磁波源7的电路框图和原理图，电磁波源7由电磁波振荡器7-1、开关电源7-2、功率放大器7-3、控制器7-4、定向耦合器7-5和电磁波调配器7-6组成，电磁波振荡器7-1、开关电源7-2、功率放大器7-3、控制器7-4、定向耦合器7-5集中在一个机箱内，而电磁波调配器7-6为一个独立的机箱。开关电源7-2是整个装置的能源中心，它将220V交流电转变为各功能模块需要的直流电源电压。电磁波振荡器7-1采用大功率晶体管，产生的各种电磁波信号输送给功率放大器7-3。功率放大器7-3是本机的关键部件，本机要求最大输出功率为500W，这就要求功率放大器具有较高的功率增益，单靠一级放大是不可能实现的，必须采取多级放大的形式，本机采用两极放大，通过合理分配各级放大器的功率增益来实现500W输出。因为本机工作频率处于ISM频段，且工作频带较窄，所以在电路形式上采用了E类开关放大电器，大大提高了整机的效率，整机效率可做到85％以上。放大后的信号输出至定向耦合器7-5，定向耦合器7-5用来检测功率放大器输出的正反向功率，它的输出信号是功放控制的依据，因此定向耦合器的带内频响和方向性是关键性的指标，它将决定功放输出的平坦度及保护的及时性。定向耦合器再将电信号输出至电磁波调配器7-6，电磁波调配器7-6采用可变电容与固定电容配合，用于功率放大器与负载之间的阻抗匹配，需要能承受大功率和射频高压，最后电磁波信号从调配器通过电线输出到电极8发射出去。控制器7-4是功放保护的关键电路，在本机中的基本控制内容为大驻波保护、过热保护以及功放工作参数的输出、面板指示及功率指示。控制器7-4的输出信号连接到功率放大器7-3。
如图3所示，本例的电磁波振荡器7-1主要是集成块U6，振荡信号从脚QC输出。开关电源7-2的电源电压从稳压集成块U5输出，为各功能模块提供稳定的电源电压。功率放大器7-3包括非门U1A和U1B、与门U2A和U2B、第一级功率放大器N6和N7、第二级功率放大器N3和N4，从电磁波振荡器7-1集成块U6之QC脚输出的电磁波信号经变压器T1变压后输至功率放大器7-3，经两级放大后输送至由电容C17和电感L4组成的定向耦合器7-5。从耦合器输出信号送至电磁波调配器7-6，电磁波调配器主要由可调电容C1、C13，固定电容C12，电感L2，电极(发射天线)8和相关元件构成，各种电磁波通过电极发射出去。
所述控制器7-4包括放大器U3A、U4A、U4C，比较器U3B、U4B，三极管N1、N2、N5；控制器7-4的输入端接电磁波调配器7-6的结点A，放大后的控制信号从U3A的脚14输出，经二极管D8、D6输至三极管N2、N1、N5，从N5输出的控制信号接至功率放器7-3第一级放大管N6和N7的结点B，用以控制功放输出的工作参数。
如图4所示，本例通过抽气管路接在封闭容器1底部的电磁阀及流量调节器4和接在封闭容器1顶部的气源流量调节器6的结构均由电磁阀4-1、针阀4-2和质子流量计4-3串接而成。
作为工作室的封闭容器1可制成多种形状，优先选用立方体或圆柱体，以及其它适合的几何形状体。通过真空装置使得工作室维持一定的真空度0.1～1000Pa，可使置于其中的骨组织低温干燥。工作室内的放电电极8是与工作室形状相协调的平板式、圆桶型、多边型等。
向工作室通入的介质气体的工序中，优先通入氩气或氧气。为了提高灭菌效果，在通入上述氩气/或氧气/或惰性气体的同时，再加入常规灭菌气体，优先选择过氧化氢、过氯乙烯、甲醛等蒸汽。
本实用新型所使用的用于激发等离子体的特定电磁波通常为高频(频率为300KHz～8MHz)、或射频(频率为13.56MHz)、或微波(频率为2450MHz)，电压为100V～5000V，功率为50～5000W。
采用本装置对骨组织连续低温干燥灭菌的方法是a)将供体骨组织在净化手术室内按照外科手术技术加工，去除骨髓，清洗并脱去脂肪和蛋白，用专用包装袋进行防菌包装；b)将步骤a)处理好的骨组织置于封闭容器1内的置物架上；c)关闭封闭门2，启动真空泵3抽真空，使封闭容器1的真空压力控制在0.1～1000Pa范围内；维持5～60分钟，达到使骨组织干燥的目的；d)向封闭容器1内通入氩气/或氧气/或惰性气体或过氧化氢蒸汽等介质气体，并维持容器内的真空压力在0.1～1000Pa范围内；e)通入上述气体后，向封闭容器1内馈送电磁波，电磁波的频率为高频300KHz～8MHz、或射频13.56MHz、或微波2450MHz；其电压为100V～5000V，功率在50～5000W范围内，以使工作室内的气体产生电离、进而形成等离子体，即可对容器内的骨组织进行低温干燥灭菌，灭菌时间控制在5～30分钟之间；f)干燥灭菌结束后，切断电磁波源，并通入大气解除真空即完成整个干燥及灭菌工作过程。
权利要求1.一种对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，其特征在于该装置包括封闭容器(1)、封闭门(2)、真空泵(3)、电磁阀及流量调节器(4)、介质气源(5)、气源流量调节器(6)、电磁波源(7)、电磁波调配器(7-6)和电极(8)；封闭容器(1)的一面装有封闭门(1)，容器内部之顶部和底部装有电极(8)，电极通过电线与电磁波调配器(7-6)连接，电磁波调配器接电磁波源(7)；封闭容器(1)的底部经电磁阀及流量调节器(4)接真空泵(3)；封闭容器(1)的顶部经气源流量调节器(6)接介质气源(5)。
2.根据权利要求1所述的对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，其特征在于所述电磁波源(7)由电磁波振荡器(7-1)、开关电源(7-2)、功率放大器(7-3)、控制器(7-4)、定向耦合器(7-5)和电磁波调配器(7-6)组成，开关电源(7-2)供给各功能模块所需的直流电源电压，电磁波振荡器(7-1)产生的电磁波信号输送给功率放大器(7-3)，放大后的信号通过定向耦合器(7-5)从电磁波调配器(7-6)发送出去，控制器(7-4)的输出信号连接到功率放大器(7-3)。
3.根据权利要求1所述的对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，其特征在于装在封闭容器(1)和真空泵(3)之间的抽气管路上的电磁阀及流量调节器(4)由电磁阀(4-1)、针阀(4-2)和质子流量计(4-3)串接而成。
4.根据权利要求2所述的对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，其特征在于所述功率放大器(7-3)包括非门U1A和U1B、与门U2A和U2B、第一级功率放大器N6和N7、第二级功率放大器N3和N4，从电磁波振荡器(7-1)集成块U6之QC脚输出的电磁波信号经变压器T1变压后输至功率放大器(7-3)，经两级放大后输送至由电容C17和电感L4组成的定向耦合器(7-5)。
5.根据权利要求2所述的对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，其特征在于所述控制器(7-4)包括放大器U3A、U4A、U4C，比较器U3B、U4B，三极管N1、N2、N5；控制器(7-4)的输入端接电磁波调配器(7-6)的结点A，放大后的控制信号从U3A输出，经二极管D8、D6输至三极管N2、N1、N5，从N5输出的控制信号接至功率放器(7-3)第一级放大管N6和N7的结点B。
专利摘要本实用新型涉及一种对骨组织连续低温干燥灭菌的装置。所要解决的技术问题是提供一种对骨组织连续低温干燥灭菌的装置，利用该装置可杀灭骨组织表面和缝隙中的病毒和细菌，保持骨组织的生物学活性，减少微生物污染和临床感染，降低加工成本。解决该问题的技术方案是装置包括封闭容器、封闭门、真空泵、电磁阀及流量调节器、介质气源、气源流量调节器、电磁波源、电磁波调配器和电极；封闭容器的一面装有封闭门，容器内部之顶部和底部装有电极，电极通过电线与电磁波调配器连接，电磁波调配器接电磁波源；封闭容器的底部经电磁阀及流量调节器接真空泵；封闭容器的顶部经气源流量调节器接介质气源。本实用新型可用于临床骨科移植、修补手术。
文档编号F26B3/04GK2917650SQ200620101818
公开日2007年7月4日 申请日期2006年3月16日 优先权日2006年3月16日
发明者王立飞 申请人:王立飞