В.Б. Байбурин1, В.В. Комаров2, В.П. Мещанов3, В.М. Дорошенко4

1,2,4 Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина (г. Саратов, Россия)
3 ООО «НПП «НИКА-СВЧ» (г. Саратов, Россия)
1 baiburinvb@rambler.ru; 2 vyacheslav.komarov@gmail.com; 3 nika373@bk.ru, 4dorvalentina9@gmail.com

Постановка проблемы. В настоящее время одной из актуальных задач применения СВЧ-стерилизации является увеличение количества одновременно обрабатываемых инструментов (хирургических, косметических и др.) при сохранении минимального времени обработки (несколько минут), а также мобильности и компактности стерилизатора.

Цель. На основе математического моделирования определить электродинамические и геометрические параметры рабочей резонаторной камеры увеличенного размера и соответствующего контейнера для инструментов СВЧ-стерилизатора, источником электромагнитного излучения которого являются спаренные магнетроны с существенно высокой мощностью генерирования.

Результаты. С использованием уравнений электродинамики предложена конструкция резонаторной рабочей камеры увеличенного объема (66 л), позволяющая увеличить объем контейнера и количество обрабатываемых типовых инструментов в два раза и более с прогнозируемым (с учетом повышенной величины тангенциальной компоненты электрического поля) временем стерилизации в пределах 5–7 мин.

Практическая значимость. Предложенная в данной работе конструкция СВЧ-стерилизатора повышенной мощности позволяет ускорить процесс деконтаминации и увеличить число одновременно облучаемых электромагнитным излучением медицинских инструментов.

Байбурин В.Б., Комаров В.В., Мещанов В.П., Дорошенко В.М. Анализ электродинамических и геометрических параметров резонаторной рабочей камеры СВЧ-стерилизатора // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 10. С. 17–22. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j20700784-202410-03

1. Девятков Н.Д. Применение электроники в медицине и биологии // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. 1993.
   № 1(455). С. 67–76.
2. Кудряшов Ю.Б., Перов Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. М.: Физматлит. 2008.
3. Son J.-H. Terahertz biomedical science and technology. NY.: CRC Press. 2014.
4. Рытик А.П., Тучин В.В. Эффекты воздействия терагерцевого излучения на живые клетки // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. Т. 26. № 6. С. 33–46.
5. Байбурин В.Б., Тома А.И., Мещанов В.П., Балакин М.И., Чернышев С.Л., Дорошенко В.М., Комаров В.В., Никифоров А.А., Лунева И.О., Киркица В.А. Результаты и перспективы применения сверхвысокочастотного излучения в задачах стерилизации биомедицинских объектов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. № 6. С. 25–32.
6. Байбурин В.Б., Мещанов В.П., Лунева И.О., Комаров В.В., Никифоров А.А., Фомин А.А., Дорошенко В.М., Балакин М.И., Киркица В.А. Экспериментальные результаты СВЧ-стерилизации металлических инструментов медицинского назначения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. № 6. С. 77–82.
7. Еремин В.П., Байбурин В.Б., Мещанов В.П., Комаров В.В., Пахомов Я.А., Ершов А.С., Дорошенко В.М., Никифоров А.А., Балакин М.И. Электродинамические и рабочие характеристики СВЧ-стерилизатора с источником излучения в виде двух спаренных магнетронов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. № 6. С. 61–67.
8. Costa L.C., Correia A., Viegas A., Sousa J., Henry F. Dielectric characterization of plastic for microwave oven applications. Proceedings of the APHYS-2003 International Conference. 2003. Badajoz. Spain. 4 p.
9. Ratanadecho P., Aoki K., Akahori M. The characteristics of microwave melting of frozen packed beds using a rectangular waveguide. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2002. V.50. № 6. P. 1495–1502. DOI: 10.1109/TMTT. 2002.1006410.
10. Байбурин В.Б., Комаров В.В., Мещанов В.П. Математическое моделирование электромагнитных полей в рабочей среде СВЧ-стерилизатора хирургических инструментов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. № 6. С. 48–53.
11. Ayappa K.G., Davis H.T., Davis E.A., Gordon J. Analysis of microwave heating of materials with temperature-dependent properties. AIChE Journal. 1991. V. 37. № 3. P. 313–321.