Для чого потрібна ультразвукова ванна та де використовується

Що це таке ультразвукова ванна?

Ефективним способом очищення багаторазових інструментів є використання ультразвукової ванни. Гігієна та чистота є важливими протоколами в будь-якому медичному закладі. Стоматологічні клініки, лікарні, медичні центри, лабораторії та інші заклади зобов’язані мати відповідний протокол для належної санітарії медичного обладнання. Обладнання багаторазового використання, як-от скальпелі, ендоскопи, стетоскопи, щипці та інші ручні інструменти, повинні пройти ретельну стерилізацію та дезінфекцію перед повторним упакуванням для повторного використання.

Найефективнішим способом знезараження медичного обладнання є «ультразвукові ванни». Також відомі як ультразвукові очисники, ці «ванни» можуть ретельно очищати медичні прилади та видаляти бруд, цвіль, бактерії тощо.

Ультразвукові ванни – це спеціалізовані мийні пристрої, які видаляють забруднення за допомогою звукових хвиль, що виробляються енергією. В них застосовують спеціальні рідкі розчини, призначені для стерилізації, дезінфекції та знезараження медичних інструментів. Простіше кажучи, електрична енергія пристрою генерує звукові хвилі, які поширюються крізь рідкий очисний розчин, ініціюючи всю процедуру очищення.

Причина, чому ультразвукові ванни настільки важливі, полягає в тому, що вони забезпечують ефективний і своєчасний спосіб виконання роботи. Без них медичним закладам було б важко функціонувати, і вони часто відчували б брак часу, а також обладнання просто тому, що їх ще не почистили. Вони також споживають менше енергії, що означає, що лікарні та клініки зможуть заощадити багато фінансових ресурсів, маючи їх. Безпека пацієнтів завжди є головним пріоритетом, і завдяки ультразвуковим ваннам медичні заклади можуть гарантувати, що пацієнти отримають чисте та надійне медичне обладнання без інфекцій. Обладнання, за допомогою якого можна врятувати сотні життів!

Переваги застосування ультразвукового очищення:

• У медичних установах є багато складних та делікатних інструментів, які довелося б чистити вручну, що забирає багато часу та впливає на ефективність їх очищення, якщо не запровадити автоматизовану процедуру очищення.
• Ультразвукові ванни виконують це завдання ефективніше і безпечніше. Також можна очищати кілька інструментів одночасно, що економить дорогоцінний час персоналу та медичного закладу. Завдяки складному процесу стерилізації та дезінфекції, який мають ультразвукові мийні ванни, вони здатні досягати та очищати нерівні поверхні, невеликі щілини та внутрішні проходи, не завдаючи жодної шкоди пристрою.
• Жодна інша миюча машина не може видаляти складний бруд з поверхні медичних приладів, як ультразвукові очисники.
• В ультразвуковому очиснику, де б не торкалася вода, відбувається ультразвукова дія. Ультразвукове очищення дозволяє глибоко очистити всі ділянки предмета.
• Глибоке очищення кількох предметів одночасно. Ми всі знаємо, наскільки простіше користуватися посудомийною машиною, ніж мити вручну кожен посуд і столові прибори. Приблизно так само кілька інструментів або обладнання можна очистити разом в ультразвуковій ванні. На відміну від посудомийної машини, ультразвукові ванни сприяють тому, щоб деталі з щілинами, западинами та глухими отворами очищалися так само, як і легкодоступні поверхні.
• Впевненість, що кожне прибирання ефективне, незалежно від того, хто його виконує. Ультразвукові ванни можна запрограмувати таким чином, щоб одним натисканням кнопки кожне очищення було таким самим, як і попереднє. Як би ми не намагалися, просто неможливо щоразу повторювати ретельне миття вручну. Це ще більше проблема, якщо ви покладаєтеся на різних співробітників для виконання завдання.
• Економія часу на очищенні та можливість прибирання інших приміщень вашого закладу. Нові правила означають, що якщо у вас є клієнти на місці, вам потрібно буде прибирати між візитами. Це забирає багато часу та може обмежити вашу прибутковість протягом дня. Вам не потрібно спостерігати, як ультразвукова ванна виконує свою роботу, ви можете залишити дрібні предмети для очищення, поки займаєтеся дезінфекцією поверхонь та інших великих предметів, заощаджуючи час і гроші.

Для чого потрібні ультразвукові ванни?

Ультразвуковий очищувач – це електронний очисний пристрій, який використовує звукові хвилі для очищення предметів. Ультразвукові ванни доступні в різних розмірах і можуть використовуватися для очищення широкого спектру предметів, включаючи автомобільні деталі, медичні пристрої, ювелірні вироби, стоматологічні інструменти, окуляри тощо.

Ультразвукові очищувачі використовують високочастотні звукові хвилі (вироблені ультразвуковим перетворювачем) для створення кавітаційних бульбашок у очищувальній рідині. Коли бульбашки ультразвукової кавітації згортаються, вони створюють дію очищення, яка може видалити сміття, бруд, жир та інші відкладення з поверхонь.

Ультразвукова енергія, створювана високочастотними звуковими хвилями, допомагає розпушити відкладення, які важко видалити традиційними методами очищення. У результаті ультразвукові очищувачі можна використовувати для широкого спектру застосувань. Більшість ультразвукових очисників працюють на частотах від 20 кГц до 400 кГц і зазвичай використовують воду або розчин на водній основі як рідину для чищення.

Кількість предметів, які можуть отримати користь від ультразвукового очищення, величезна. Причина? Є лише дві основні вимоги до того, як щось можна буде очистити таким чином. Кавітація, яка забезпечує ультразвукове очищення та видаляє забруднення з деталей, виникає лише в рідкому середовищі. Таким чином, ви повинні мати можливість занурити предмет, не завдаючи шкоди.

Деякі критерії можуть вас здивувати. Наприклад, більшість із нас з жахом відреагували б на ідею поєднання електроніки та води, але якщо використовуються правильні методи сушіння, ультразвукова мийка не лише очистить електронні компоненти, але й очистить їх швидше та повніше, ніж будь-яка інша.

Друга вимога полягає в тому, щоб деталь можна було відносно легко висушити. Це унеможливлює очищення речей, які всотують воду, але більшість інших можна просто висушити на повітрі за допомогою фена. З цієї причини ультразвукове очищення використовується для видалення небажаних забруднень із усього: від ювелірних виробів до довгих гвинтівок, від надтонких лінз до масивних деталей двигуна, від хірургічних інструментів до материнських плат. Вам може бути цікаво, чи пошкодять ультразвукові хвилі відносно крихкі матеріали, такі як скло чи кераміка. Процес ультразвукового очищення абсолютно безпечний для цих матеріалів.

Очищення – не єдине застосування, для якого використовуються звукові очисники. Наприклад, за допомогою розчину азотної або лимонної кислоти в ультразвуковому резервуарі можна пасивувати нержавіючу сталь.

Які забруднення видаляють ультразвукові очищувачі?

Загалом, якщо забруднення можна видалити з поверхні, на якій воно знаходиться, його можна видалити ультразвуковим очисником. Забруднення, які можуть вимагати трудомісткого нанесення миючих засобів, можна видалити за кілька хвилин.

Ультразвукове очищення видалить будь-що: від звичайного бруду та осаду двигуна до різновиду маслянистих хімікатів, які можуть перешкоджати прилипанню фарб та інших покриттів до готової продукції. Сюди входять мастила, олії, полірувальні суміші, оливи тощо. Одна з небагатьох речей, які ультразвукова чистка не видалить – спори та віруси. Якщо ви очищаєте медичні інструменти, їх потрібно стерилізувати після видалення інших забруднень в ультразвуковій мийній машині.

Слід пам’ятати, що вам потрібно вибрати ідеальний ультразвуковий очисний засіб для поставленого завдання. Наприклад, м’яко лужний миючий розчин підходить для більшості загальних прибирань, тоді як для складніших робіт може знадобитися сильно їдкий миючий засіб.

Як працює ультразвукова ванна?

Ультразвукове очищення працює за допомогою високочастотних звукових хвиль, що передаються через рідину, щоб очищати поверхню занурених предметів та об’єктів. Звукові хвилі високої частоти, як правило, 40 кГц, перемішують рідкий розчин води або розчинника та викликають кавітацію молекул розчину.

Кавітаційні «бульбашки» утворюються, коли звукова енергія створює порожнечу (або порожнину), яка у вигляді бульбашки потрапляє в рідкий розчин води або розчинника. Ці мікроскопічні бульбашки вибухають з такою силою, що забруднювачі, що прилипли до поверхонь, витісняються. Ультразвуковий очищувач деталей очищає поверхні через утворення крихітних бульбашок.

Ультразвукові очисники підходять для чищення різноманітних матеріалів, включаючи метали, скло, гуму, кераміку та деякі тверді пластики. Ультразвукова ванна особливо корисна для видалення щільно прилиплих забруднень зі складних предметів із глухими отворами, тріщинами та виїмками. Приклади забруднень, видалених за допомогою ультразвукового очищення, включають пил, бруд, масло, мастило, пігменти, флюси, відбитки пальців, полірувальні суміші тощо.

Рідина, яка використовується в промислових системах ультразвукового очищення, може бути на водній основі або на основі розчинника. Обидва типи миючих розчинів містять зволожувачі (поверхнево-активні речовини) для зменшення поверхневого натягу та збільшення кавітації. Водні миючі розчини, як правило, менш ефективні, але кращі для навколишнього середовища, ніж розчини на основі розчинника.

При ультразвуковому очищенні деталей, деталі зазвичай поміщають у кошик або лоток, а потім занурюють у резервуар для ультразвукового очищення. Іноді деталі можуть бути складені на стелажі, а решітка опущена в резервуар. Предмети з глухими отворами можуть отримати користь від обертового кошика в ультразвуковому очиснику деталей.

Ультразвукові очисні машини широко використовуються в багатьох галузях промисловості, включаючи медичне обладнання, автомобільну та аерокосмічну промисловість, стоматологічні клініки, ювелірну галузь, очищення електроніки та зброї. Предмети, які можна очистити в ультразвуковій ванні включають медичні та хірургічні інструменти, карбюратори, вогнепальну зброю, жалюзі, промислові частини машин та електронне обладнання.

Час, необхідний для ультразвукового очищення, залежить від матеріалу та забруднення, але типовий час очищення коливається від 3 до 6 хвилин. Деякі делікатні предмети, наприклад електроніка, можуть потребувати більш тривалого часу очищення. Високий нагрів сприяє швидшому послабленню бруду та хімічних зв’язків, тому більшість засобів для чищення промислових частин застосовують нагрівання в діапазоні 58 – 65 °С.

Слід зазначити, що очищення в ультразвуковій ванній не стерилізує предмети. У медичних цілях стерилізація зазвичай відбувається після ультразвукового очищення як ще один етап процесу.

Ультразвукова ванна включає такі основні компоненти:

• Резервуар для ультразвукового очищення – резервуар для ультразвукового очищення містить рідину ультразвукової ванни та предмети, які потрібно очистити.
• Ультразвуковий генератор – ультразвуковий генератор перетворює електричну енергію змінного струму на ультразвукову частоту. Електронний ультразвуковий генератор є джерелом живлення. Він перетворює електричну енергію змінного струму від джерела живлення, наприклад настінної розетки, в електричну енергію, придатну для живлення датчика на ультразвуковій частоті. Іншими словами, ультразвуковий генератор посилає електричні імпульси високої напруги на перетворювач. Принцип роботи ультразвукового генератора полягає в надсиланні імпульсів електричної енергії до перетворювача, який перетворює енергію в механічні (тиск) хвилі в очищувальній рідині для вібраційного ультразвукового миття. У той час як ультразвукова частота 40 кГц є найбільш часто використовуваною частотою для ультразвукового очищення деталей, деякі програми потребують нижчої або високої частоти для найкращих результатів. Наприклад, для більших, сильно забруднених речей може використовуватися частота 20 кГц, оскільки це дає більші та сильніші очищувальні бульбашки, але менше бульбашок на секунду. На іншому кінці спектра деякі дуже дрібні, делікатні предмети можуть вимагати більш високої частоти ультразвукового очищення, до 200 кГц. Загалом, вища частота дозволяє очистити вищий рівень складних деталей.
• Ультразвуковий перетворювач –перетворює ультразвуковий електричний сигнал на механічну енергію. Ультразвуковий перетворювач є ключовим компонентом пристрою для ультразвукового очищення. Ультразвуковий перетворювач – це пристрій, який генерує звук вище діапазону людського слуху, зазвичай починаючи з 20 кГц, також відомий як ультразвукові коливання. Ультразвуковий перетворювач складається з активного елемента, підкладки та випромінювальної пластини. Більшість ультразвукових очищувачів використовують п'єзоелектричні кристали як активний елемент. П'єзоелектричний кристал перетворює електричну енергію в ультразвукову енергію за допомогою п'єзоелектричного ефекту, при якому кристали змінюють розмір і форму, коли вони отримують електричну енергію. Підкладка ультразвукового перетворювача – це товстий матеріал, який поглинає енергію, яка випромінюється із задньої частини п’єзоелектричного кристала. Випромінювальна пластина в ультразвуковому перетворювачі працює як діафрагма, яка перетворює ультразвукову енергію на механічні хвилі (тиск) у рідині. Таким чином, коли п’єзоелектричний кристал отримує імпульси електричної енергії, випромінююча пластина реагує ультразвуковими коливаннями в очисному розчині.

Де використовується ультразвукові ванни?

Ультразвукова ванна працює за принципом звукових хвиль. За допомогою ряду перетворювачів звукові хвилі вводяться в рідке середовище. Ці звукові хвилі, проходячи через рідке середовище, створюють кавітацію через стиснення та розрідження утворених бульбашок. Утворені мікроскопічні бульбашки неможливо побачити неозброєним оком, оскільки вони дуже дрібні й існують лише частки секунди. Усередині бульбашки присутній частковий вакуум, і коли тиск навколо бульбашки збільшується, рідина проникає всередину, і бульбашка швидко розривається. Струмінь рідини, який утворюється під час згортання бульбашок, рухається з надзвичайно високою швидкістю. Температура може досягати високих показників. Поєднання високої температури та швидкості струменя забезпечує дуже інтенсивне очищення в концентрованій зоні. Стиснення та розрідження бульбашок за дуже короткий час призводить до того, що рідина швидко поглинає тепло, і область швидко охолоджується.

Спочатку потрібно визначити потребу в очищенні, а потім – необхідний рівень чистоти. Є багато тестів, які можна провести для вимірювання чистоти, таких як підрахунок часток, тест на адгезію та багато іншого.

Існує декілька основних факторів, що впливають на ультразвукове очищення:

1. Час. Час, необхідний для очищення предметів, залежить від того, наскільки вони забруднені та наскільки їх необхідно очистити. Середній час прибирання складе від 2 до 10 хвилин. Ультразвукове очищення не є швидким процесом занурення. Для деяких інструментів може знадобитися попереднє очищення, щоб підготувати їх до остаточного очищення. Інші кілька застосувань можуть вимагати більше одного етапу ультразвукового очищення для завершення необхідного очищення. Хімічні речовини для очищення можна видалити за допомогою ультразвукового промивання.
2. Температура/хімічний склад. Оптимальна температура ультразвукового очищення у водному розчині становить від 80 до 140 °C. Висока температура необхідна для розчинів з високим pH, щоб посилити синергетичний ефект хімічного розчину. Хімічні фактори, які враховуються для ефективного водного ультразвукового очищення:
   • Вода – жорстка, м'яка або дистильована.
   • Рівень pH.
   • Поверхнево-активні речовини, зволожувачі, диспергатори, емульгатори, омилювачі.
   • Додаткові інгредієнти, інгібітори, буферні агенти.
3. Близькість конструкції перетворювача/деталі. Загальна процедура ультразвукового очищення полягає в тому, щоб помістити деталі всередину кошика, а потім провести ультразвукове миття, промивання розпиленням, промивання зануренням і сушку. Іноді кошики можуть маскувати або затіняти випромінюючу поверхню ультразвукових перетворювачів. Виходячи з застосування, перетворювачі розроблені різним способом. Деякі встановлені знизу, а деякі з боків. Автоматизовані системи повинні врахувати розташування перетворювачів, щоб забезпечити рівномірність очищення.
4. Вихідна частота ультразвуку .Чим вище частота, тим нижче утворюється кавітація. Вищі частоти використовуються для делікатного обладнання. Для загального застосування базовою частотою є 40 кГц. Нижчі частоти використовуються для великих металевих предметів, оскільки великі маси поглинають більшу кількість ультразвукової очисної потужності.
5. Кількість ватт на галон. Як правило, менші деталі вимагають більше ват на галон для досягнення бажаного рівня чистоти. Існує щось відоме як «феномен великого резервуара», який стверджує, що існує зворотна залежність між щільністю потужності та об’ємом рідини в резервуарі. Для 6 – 30 галонів потрібно 60 – 85 Вт на галон. Подібним чином для 50 – 100 галонів потрібно лише приблизно 25 – 35 Вт на галон.
6. Завантаження – обсяг (конфігурація) деталі, що очищається. Основним критерієм при завантаженні є те, що вага вантажу повинна становити половину ваги об'єму води. Це пов’язано з тим, що велика маса не дозволить провести внутрішнє очищення. Необхідно враховувати навіть форму і щільність деталей. Також добре, якщо ви можете використовувати 2 менших завантаження замість одного більшого завантаження.

Ультразвукові ванни широко застосовуються:

• Лабораторії – для видалення крові, білка, забруднення.
• Промисловість – глибоке очищення для видалення бруду, воску, масла з частин деталей легкої промисловості та всіх видів, таких як сталь, легкі та кольорові метали, пластик і скло.
• Електроніка – безпечне та непохитне очищення найделікатніших частин. Видаляє флюс і забруднення з друкованих плат, SMD, кристалів кварцу, конденсаторів тощо.
• Крім очищення – ультразвукові ванни є надзвичайно універсальними та можуть використовуватися для відділення клітин, лізису, змішування, емульгування, підготовки зразків, дегазації рідин.
• 3D-друк – ультразвукова ванна, ідеальний спосіб видалення опорного матеріалу з деталей, надрукованих за допомогою 3D-друку, для моделювання наплавленим осадженням, скорочення часу після обробки та процес прототипування.