[发明专利]气体等离子体消毒及灭菌设备

说明书

技术领域

本发明涉及适用于临床应用，例如人类或动物体表或体内的灭菌和/或消毒系统。例如，本发明可以提供一种系统，该系统能够用于破坏或治疗与人类或动物的生物系统和/或周围环境相关的某种细菌和/或病毒。具体而言，本发明可以适用于令使用者的手部灭菌和/或消毒，例如在临床环境如医院、医生的手部术室等中。还可以在用于使工人的手部或食物或包装消毒或灭菌的食品工业中使用该设备。

背景技术

灭菌是破坏或消灭微观形式的生命，例如，微生物、细菌等的行为或过程。在等离子体灭菌的过程期间，制备活性剂。这些活性剂可以包括高强度紫外光子和自由基，它们是原子或原子与化学不成对电子的集合。等离子体灭菌的引人注目的特征在于它能够在相对低的温度如体温下实现灭菌。等离子体灭菌还具有对操作者和患者安全的益处。在手部消毒的情况下，可以使用冷等离子体代替酒精凝胶，重复使用酒精凝胶可能引起许多皮肤相关问题。

低温大气压等离子体可以用于替换传统的灭菌方法并且依据它们的无毒性质、瞬间处理效应、以及产生一系列能级的和一系列不同形式的等离子体的能力针对灭菌的现有方式提供明显优势。在室温环境下，等离子体通常由电磁(EM)场来支持。电子从电场吸收能量并将部分该能量传输至等离子体中的重粒子。如果电子未给出足够的机会以传输该能量，那么较重的等离子体成分比电子保持于更低的温度下。这种等离子体被称作非热等离子体并且它们的气体温度可以如室温一样低。

非热等离子体可以用于产生高反应性等离子体粒子(包括例如电子、离子、自由基、和其它化学活性物质)和紫外线(UV)辐射，它反过来还可以用于使生物组织、外部工作表面或外科器械消毒和灭菌。例如等离子体中的UV光子可以通过诱导它们的DNA中胸腺嘧啶二聚体的形成来影响细菌细胞。这抑制了细菌适当复制的能力。若降低细菌的等级、但是并非完全破坏它，即，以免破坏本体的菌群，是合意的，则该效果特别有益。

使等离子体源相对于生物组织(或其它表面)越近，等离子体中的电场越高，非热等离子体灭菌处理工艺的强度和效力越高。

WO2009/060213披露了一种灭菌系统，其具有用于为了与气体(例如，惰性气体或惰性气体的混合物)结合而提供微波能量以产生常压等离子体的可控制的(例如，能够调整可调节方式)非电离微波辐射源。其中所述系统的一个实例包括电力分离单元，被布置为在多个等离子体产生区之间分离微波能量(例如，从微波馈电结构如同轴电缆)，其中连接气体供给装置以将气体传送至各等离子体产生区，并且在其中空间布置多个等离子体产生区的出口以传送来自在各自等离子体产生区中产生的多个等离子体的等离子体的基本均匀的覆盖层或线。考虑提供十个以上封装于限定孔穴的框架中的等离子体产生区，其中从该框架向内管理来自等离子体产生区的等离子体，从而为经过框架的项目提供等离子体的覆盖层。具体而言，该申请描述了一种用于使手部灭菌的设备，其中在手部可以插入的盒子中配置可移动的等离子射流。

为了碰撞等离子体而具有高电场(例如，高电压或高阻抗条件)是合意的。因此，有必要建立高阻抗状态，以便使必要的高电压(高电场)能够分解即将产生的气体。在WO2009/060213中所讨论的一个实施方式中，利用回扫电路建立高电压(高阻抗)条件，该回扫电路使用低频率(例如，射频)振荡器电路和变压器，利用合适的驱动和交换设备(例如，栅极驱动芯片和功率MOSFET或BJT)使其一次绕组连接至低电压振荡器电路。该布置产生了碰撞或另外引发等离子体的高电压脉冲或峰电位。

在碰撞等离子体之后，由微波功率馈电结构所见的阻抗由于非导电气体至导电等离子体的变化而变化。在此，合意的是，有效地将微波能量传送至等离子体，以便维持它。这对于所有(或多数)待耦合至等离子体的微波能量而言是合意的。因此，合意的是，使发生器阻抗(即，微波功率馈电结构的阻抗)匹配等离子体的阻抗。

发明内容

本发明基于WO2009/060213的披露内容，以提供气体等离子体灭菌设备，依据对于结合至大量生产的使手部灭菌或消毒的器械的成本效益和使用者安全的视点，该设备可以是特别合适的。

最普通地，本发明提出了一种灭菌或消毒系统，其中使非热等离子体产生于脉冲中，其中用于维持各等离子体脉冲的各微波频率能量的脉冲用来触发碰撞等离子体的射频碰撞脉冲(strike pulse)。通过以此方式使碰撞脉冲和维持脉冲同步，本发明可以增强各等离子体碰撞的确定性并且可以使有效能量传送至等离子体，这反过来为灭菌或消毒提供了能量。