[发明专利]气体等离子体消毒及灭菌设备

权利要求书

1.一种等离子体灭菌设备，包括：

微波腔体，可连接以从微波源接收微波频率辐射的脉冲；

微波耦合器，被布置为将所述微波腔体之外的微波能量耦合至等离子体碰撞带，所述等离子体碰撞带具有通过其的气体流动路径；

气体供给装置，可连接以将可电离的气体供应至所述气体流动路径；以及

碰撞信号产生电路，被布置为将射频(RF)能量的脉冲传送至所述等离子体碰撞带，以在其中产生高电场来碰撞存在于所述气体流动路径上的可电离的气体中的非热等离子体，

其中，所述碰撞信号产生电路包括控制电路，所述控制电路被布置为利用在所述微波腔体中接收的微波频率辐射的脉冲的可检测特性来触发所述RF能量的脉冲的产生。

2.根据权利要求1所述的等离子体灭菌设备，包括多个微波耦合器，每个微波耦合器安装于所述微波腔体上以将所述微波腔体之外的微波能量耦合至各自的等离子体碰撞带。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体灭菌设备，包括在输入处连接至微波腔体的微波信号探针，以将在所述腔体接收的一部分所述微波频率辐射耦合至所述碰撞信号产生电路的所述控制电路。

4.根据权利要求3所述的等离子体灭菌设备，其中，所述微波信号探针为E-场耦合器或H-场耦合器。

5.根据权利要求4所述的等离子体灭菌设备，其中，所述碰撞信号产生电路包括的RF碰撞电路，所述RF碰撞电路被布置为利用来自所述腔体的耦合的一部分所述微波频率辐射来接收由所述控制电路产生的脉冲RF信号作为输入。

6.根据权利要求4所述的等离子体灭菌设备，其中，所述碰撞信号产生电路包括：

多个RF碰撞电路，每个RF碰撞电路被布置为利用来自所述腔体的耦合的一部分所述微波频率辐射来接收由所述控制电路产生的脉冲RF信号作为输入，并且将RF能量的脉冲输出至各自的等离子体碰撞带，以及

RF信号分离器，被布置为分离由所述控制电路产生的所述脉冲RF信号，以产生用于各RF碰撞电路的单独输入信号。

7.根据权利要求5所述的等离子体灭菌设备，其中，每个RF碰撞电路包括栅极驱动器、功率MOSFET和变压器。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的等离子体灭菌设备，其中，所述控制电路被布置为将RF能量的所述脉冲的持续时间设定为10ms以下。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的等离子体灭菌设备，包括微波源，所述微波源连接至所述微波腔体并被布置为传送具有40ms的持续时间和29％的占空比的微波频率辐射的脉冲。

10.根据权利要求9所述的等离子体灭菌设备，其中，所述微波源是磁控管。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的等离子体灭菌设备，其中，各等离子体碰撞带包括：

介电导管，从所述微波腔体延伸出来并限定所述气体流动路径，

同轴布置，包括位于所述介电导管内部的内导体和通过所述介电导管从所述内导体分离的外导体，

其中，所述碰撞信号产生电路连接至所述同轴布置，以当传送所述射频(RF)能量的脉冲时在所述介电导管内产生高电场。

12.根据权利要求11所述的等离子体灭菌设备，其中，经由微波阻挡元件将所述碰撞信号产生电路连接至所述同轴布置，所述微波阻挡元件被布置为保护所述碰撞信号产生电路免受所述等离子体碰撞带中的微波能量。

13.根据权利要求12所述的等离子体灭菌设备，其中，所述碰撞信号产生电路包括同轴输出线，所述同轴输出线具有连接至所述同轴布置的所述内导体的内导体和连接至所述同轴布置的所述外导体的外导体，其中所述微波阻挡元件包括所述同轴输出线的所述内导体上的电感器。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的等离子体灭菌设备，其中，所述同轴布置的所述内导体为用于所述各自的等离子体碰撞带的所述微波耦合器的至少一部分。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的等离子体灭菌设备，其中，每个微波耦合器包括导电构件，所述导电构件具有伸入所述微波腔体的第一部分和从所述微波腔体向外延伸至其各自的等离子体碰撞带的第二部分，并且其中，基于所述微波腔体中所述微波能量的场强来确定暴露于所述微波腔体中的所述第一部分的长度。