В Университете ИТМО провели испытания инновационного холодильника для лекарств. Его передали в АО «Северо-Западный Центр доказательной медицины»

Современная фармацевтика развивается очень быстро — ученые разрабатывают все более сложные лекарства, вакцины и препараты как для диагностики, так и с целью профилактики различных заболеваний. Многие из этих веществ крайне сложны в производстве, их синтезируют при определенных температурах, кроме того, высокие требования предъявляются при их транспортировке и хранении. Однако все усилия могут быть перечеркнуты, если после производства ампула с лечебной субстанцией попадет в аптеке или больнице в неисправный холодильный шкаф, в котором неплотно закрывается дверца или неисправен контроль температуры.

Итальянская компания CAREL, специализирующаяся на производстве холодильного оборудования, предложила решение, которое повышает точность контроля за температурой хранения препаратов. Специалисты CAREL предложили оборудовать стандартный фармацевтический холодильник модели ШХФ-0.5 производства завода «Полаир» новым холодильным агрегатом и системой автоматики HEEZ, разработанной компанией CAREL INDUSTRIES S.p.A в сотрудничестве с учеными мегафакультета биотехнологий и низкотемпературных систем Университета ИТМО. Также усовершенствованный холодильник оборудован системой контроля, которая позволит заинтересованным лицам непрерывно отслеживать и фиксировать температуру, при которой хранятся лекарственные препараты.

В обновленном холодильнике используется озонобезопасный природный хладагент R290 (пропан), а также применяются частотное регулирование компрессора и электронный расширительный вентиль для снижения энергопотребления и точного поддержания температуры. В результате холодильник потребляет в 2,5 раза меньше энергии. Протестировать свою разработку компания решила в Университете ИТМО.

«У нашей компании общая политика — взаимодействовать с техническими вузами во всех регионах, в которых мы работаем, — рассказывает генеральный директор российского представительства CAREL Андрей Брук. — Из университета низкотемпературных и пищевых технологий, который несколько лет назад был объединен с Университетом ИТМО, вышло около 90% специалистов в нашей отрасли, поэтому мы и обратились туда для совместной работы над системой и проведения тестов».

Как испытывают холодильники

На первый взгляд проверить работоспособность такого привычного устройства, как холодильник нетрудно — включить в розетку и убедиться, что он охлаждает находящиеся внутри предметы до заявленной температуры. Однако на самом деле все намного сложнее, особенно в случае с медицинским холодильником, к которому предъявляются особенные требования.

«В медицинском холодильнике должно очень точно поддерживаться распределение температуры по объему, — рассказывает декан факультета низкотемпературной энергетики Андрей Никитин. — В обычном холодильнике температура сильно, до нескольких градусов, прыгает по объему камеры. То есть на верхней полке может быть теплее, на нижней — холоднее. В быту это не так страшно, а для разного рода вакцин, медицинских препаратов нужен равномерный холод. Соответственно, необходима специальная система воздухораспределения».

Для проведения испытаний холодильников существует даже специальный ГОСТ, которые регламентирует, как расставляются датчики внутри камеры, сколько их должно быть. Более того, в ходе тестов внутрь кладутся испытательные пакеты со специальной жидкостью. Они имитируют лекарства и вакцины, которые будут храниться в серийных образцах. Температура внутри этих пакетов также контролируется во время тестов.

Впрочем, испытатели должны подтвердить не только то, что холодильник выдает заявленные показатели охлаждения. Необходимо также проверить экономичность модели и даже ее уровень шумности, ведь слишком громкий звук работы агрегата может плохо сказаться на самочувствии врачей и фармацевтов, которые будут работать в одном с ним помещении. Поэтому не удивительно, что испытания затянулись практически на полгода, при этом использовалось самое серьезное оборудование, с помощью которого тестируют любую промышленную систему охлаждения, энергетические установки и другое оборудование. В тестах также приняли участие студенты и аспиранты университета, что дало им практику работы с реальными, а не учебными установками.

По результатам тестов

Испытания прошли успешно — усовершенствованный медицинский холодильник полностью удовлетворяет заявленным характеристикам. Однако тесты нужны не только для того, чтобы доказать работоспособность устройства. Всегда найдутся характеристики или процессы, которые возможно улучшить или оптимизировать. Ученые предложили некоторые технических решения для того, чтобы повысить энергоэффективность холодильника и снизить его уровень шумов.

«Наши рекомендации в основном касались регулировок, — рассказывает Андрей Никитин. — Регулирование частоты вращения вентиляторов на воздухораспределителе, чтобы обеспечить более точное поддержание температуры. Мы нашли оптимальную частоту вращения вентилятора, которая позволяет поддерживать заданное значение температуры во всем объеме. Далее мы увидели, что при определенной частоте оборотов двигателя компрессора наблюдаются всплески по шуму. Двигатель компрессора крутится плавно, меняет частоту, и на определенной частоте возникает резонанс, что приводит к увеличению шумности. Мы предложили исключить такие частоты из режимов работы компрессора. Условно говоря, если на 800 оборотах в секунду есть резонанс, а на 790 нет, то можно сделать так, чтобы холодильник работал именно на данной частоте, что, в свою очередь, не повлияет на распределение температуры, но работать холодильник будет с меньшим уровнем шума, обеспечивая комфортные условия медицинскому персоналу».

В компании работой коллег из университета остались довольны и внесли изменения в соответствии с рекомендациями.

На службе доказательной медицины

После испытаний оборудование как правило передается в опытную эксплуатацию, чтобы и компания, и потенциальные заказчики полностью убедились в верности всех конструктивных решений.

В случае с медицинскими холодильниками ситуация сходная. Компания CAREL передала два новых холодильника, испытанных в Университете ИТМО, в «Северо-Западный Центр доказательной медицины» (АО «СЗЦДМ»).

«Это опытная эксплуатация, центру переданы оба опытных образца, после этого будет принято решение о целесообразности для центра закупки партии таких холодильников. Все холодильники подключены к системе мониторинга CAREL, контролирующей исправность и параметры работы оборудования, впервые в России среди медицинских учреждений развернутой также в СЗЦДМ», — прокомментировал Андрей Брук.

Перспективы

На этом проекте сотрудничество Университета ИТМО и CAREL не заканчивается. В ближайшее время компания планирует провести испытания еще одной модели холодильников, оснащенных их системой. На этот раз испытывать будут не медицинские установки, а коммерческие холодильники, которые можно увидеть в продовольственных магазинах.

«В супермаркетах на кассах стоят холодильники без дверцы, где обычно хранится вода и прохладительные напитки, они называются Open front, — объясняет Андрей Брук. — В России их делает только одна компания. Эта компания также решила применить наш агрегат в своем изделии. Холодильник уже продается в Польше, но производителю хотелось бы провести более корректные испытания, поэтому, скорее всего, к лету они предоставят [в Университет ИТМО] серийный образец. Вторая же линия сотрудничества — рассматривается возможность создания команды программистов для разработки нашей среды программирования контроллеров. На этот проект претендует несколько вузов, возможно, партнером станет Университет ИТМО».

Как подчеркивает директор мегафакультета биотехнологий и низкотемпературных систем Университета ИТМО Игорь Баранов, сотрудничество с компанией CAREL INDUSTRIES S.p.A, является хорошим примером партнерства с индустрией.

«Два года назад мы начали взаимодействие по организации и проведению совместного научно-технического семинара и чтения лекций студентам, обучающимся по направлению холодильной техники. В результате плотного общения специалистов разного уровня возник ряд проектов, связанных как с улучшением технических характеристик, существующего холодильного оборудования, так и с разработкой новых систем холодоснабжения, которые используют в качестве рабочих веществ природные хладагенты. Рассматриваемый проект был реализован в рамках научно-исследовательской работы, заказчиком которой выступило представительство компании в Российской Федерации. Проект получился интересным и актуальным. Мы надеемся на дальнейшее продолжение совместных взаимовыгодных проектов», — прокомментировал он.

Фото на обложке: shutterstock.com