Физика /Применение физических методов в медицине.

К.ф.н. Красико А.Н. , Лосицкая Л.Г.

Национальный технический университет Украины «КПИ», физико-математический факультет, кафедра общей и экспериментальной физики.

Исследование эффективности гидродирнамической очистки текстильных материалов

Соблюдение санитарно-гигиенических норм в детских дошкольных учреждениях, а также в отделениях раннего возраста детских больниц, предусматривает проведение мероприятий по соблюдению личной гигиены, одной из составляющих которой является поддержание чистоты нательного белья. Для стандартизации этой процедуры в детских дошкольных организациях, целесообразно проводить стирку личных вещей в одинаковых условиях, без применения синтетических моющих средств (СМС), которые могут вызывать как токсическое действие на организм в случае некачественного сырья, так и вызывать аллергические реакции организма. Проведение очистки текстильных материалов с целью личной гигиены без применения СМС можно проводить ультразвуковыми коммерческими стиральными устройствами (УСУ). Их применение, кроме стремления к минимизации энергетических и финансовых затрат, определялся еще и тем соображением, что они просты в использовании, а также тем, что в ряде случаев в условиях детских лечебно-диагностических учреждений стирки должно проводиться в моющих ваннах достаточно малого объема, что соответствует размерам бытовых УСУ.

Традиционная реализация указанной технологии предполагает удаление твердых и жировых загрязнений с тканевых поверхностей за счет интенсивного относительного перемещения моющего раствора и загрязненной поверхности. Поэтому задача работы состояла в выборе из существующих промышленных УСУ такого аппарата, который бы обладал наиболее эффективной моющим действием с целью рекомендации такого УСУ для проведения санитарно-гигиенических мероприятий в детских учреждениях и формулирование требований для их дальнейшего совершенствования.

Материалы и методы.

Исследовали промышленные УСУ, существенно отличались друг от друга по техническим характеристикам (табл. 1), указанных в технической документации. В эксперименте использовали УСУ «Volcano", "VolcanoSilver», «Ultraton».

Для стандартизации наших экспериментов, во избежание разногласий в значениях технических свойств согласно технической документации (НТД), проводили тестирования, в одинаковых условиях, используемых УСУ. Измерялась частота и амплитуда возбуждаемых колебаний в ближней и дальней зонах. УСУ помещался в объеме 5л. Измерения проводились с помощью сферического гидрофона Гир-1 (чувствительность g = 10мкВ/Па) и осциллографа С1-117. По осциллограмме оценивалась гармоничность колебаний и оказалось, что процесс имеет гармоничный характер, что свидетельствует об отсутствии кавитации так, как при наличии эффекта кавитации в среде возникают негармонично (шумовые) процессы [ 1].

Исследование интенсивности кавитационных явлений в моющей системе проводили также иодометричним методом и по степени окисления железа в моющем растворе [2 ].

Эффективность моющей способности оценивали фотометрически в условиях линейной зависимости оптической плотности раствора от количества вещества в нем [3]. Фотометрирования моющего раствора проводили с помощью светофильтра «зеленый» (λ = 546нм нм) фотометром «Мефан», производитель завод Арсенал, Киев. Загрязнителем служил распространен фармакологическое средство - брилльянтин зеленый 1% спиртовой раствор (зеленка). В эксперименте использовались лоскуты хлопчатобумажной белой ткани (Гост 9310-75) размером 2х5 см [4]. Загрязнение наносили в центр лоскута каплей объемом 0,2 мл. Исследование моющей способности проводили при комнатной температуре.

Статистическую обработку результатов по изучению моющей способности УПП проводили программой Statistic, относительная погрешность эксперимента ≤ 10% [5].

Результаты и обсуждение.

В таблице 1 представлены результаты тестирования и указаны в НТД технические характеристики УСУ, которые использовались.

Таблица 1. Измеренные и указанные в НТД технические характеристики УСУ (Р* - акустическая мощность преобразователя на расстоянии 200 мм при работе в воздухе)

Характеристика	Volcano		Volcano Silver		Ultraton
Зона	ближняя	дальная	ближняя	дальняя	ближняя	дальняя
Амплитуда U, мВ	75	25	100	15	1000	400
Акустическое давление Р, кПа	7,5	2,5	10	1,5	100	40
Интенсивность І, Вт/м^2	37,5	4,17	66,7	1,5	6666,7	1066,7
Частота F, кГц	47		10		50
Параметри по НТД	Частота кГц	Интенсивность Вт/м^2	Частота кГц	Интенсивность Вт/м^2	Частота кГц		P* дБ
	28	-	32	800	22		90

Согласно полученным данных (рис. 1), интенсивность на выходе преобразователей не является достаточным для создания условий устойчивого кавитации, такой режим можно назвать предкавитационным процессом. Таким образом, в моющей системе отсутствуют кавитационные явления. Отсутствие кавитации мы подтвердили методами физико-химического анализа, согласно которых, не происходит изменение окраски раствора. Это подтверждает отсутствие кавитационных процессов в нашей системе.

Рис. 1. Технические характеристики УСУ

Результаты исследования эффективности моющей способности УСУ приведены на рис. 2, где показано выделение массы загрязнения в моющий раствор под влиянием ультразвукового гидродинамического воздействия испытуемых УСУ.

Рис. 2. Изменение оптической плотности моющего раствора при очистке ткани от загрязнения «зеленка» до введения УЗ воздействия (рис. 1.а) и после включения УПП Volcano, VolcanoSilver, Ultraton (рис.1б)

Из графиков видно, что для всех исследуемых УСУ удаления загрязнения заканчивается через 30 минут после начала озвучивания. Максимальное удаление загрязнения наблюдается при использовании УСУ - Ultraton.

Выводы:

1. Протестировано технические характеристики исследуемых УСУ значительно отличаются от указанных в НТД.

2. В моющей системе не возникает кавитационных явлений

3. Ультразвук оказывает некавитационный гидродинамический моющий эффект

4. УСУ Ultraton является наиболее эффективным моющим аппаратом, предоставляет перспективы дальнейшего совершенствования УПП.

Литература:

1. Тюрин А. М., Сташкевич А. П., Таранов Е. С. Основи гидроакустики, – Л., 1966. – 348 с.

2. Маргулис М.А. Основи звукохимии. Основы звукохимии. Химические реакции в звуковых полях – М.: Висшая школа, 1984. – 271 с.

3. Бабушкин А. А., Н.А. Бажулин, Ф. А. Корольов и др. Методи спектрального анализуа, – М.: Московський университет, 1962. – 496 с.

4. SuKhodub Z.F. Absolute quantitative analysis of synthetic detergent power. //Proceedings 3^rd Russian-German-Ukrainian analytical symposium Argus’94, September 5-9, 1994. – Klementovo, Ukrain.– P.194-212.

5. Сепетлиев Д.М. Статистические методы в научных медицинских исследованиях. – М.: Медицина, 1968 – 419 с.