[发明专利]利用控制的气体组合物在包装内部产生杀菌剂

说明书

本发明描述了在具有选定的工作气体和被处理物的密闭容器中，产生大气压非平衡等离子体(ANEP)的仪器和方法。对多种工作气体混合物，包括空气、O₂、N₂、CO₂、He和Ar，结合一系列的电离梯度、电压和ANEP柱长度进行研究，从而利用灭菌样品作为衡量有效性的标准来建立变量的有效范围。发现工作气体、电压梯度、电压以及ANEP柱长度的某些组合具有更好的效果。该方法可用于食品、医疗器械或其中用反应性气体气氛处理是有效的其它物体。

本申请是基于申请日为2012年03月09日，申请号为201280022669.X(国际申请号为PCT/US2012/028413)，发明名称为“利用控制的气体组合物在包装内部产生杀菌剂”的专利申请的分案申请。

本申请要求于2011年3月11日提交的美国临时申请号：61/451,975的优先权，其引入本文作为参考，并且为美国申请12/861,106的部分继续申请案，12/861,106提交于2010年8月23日，其引入本文作为参考并且其为于 2010年3月17日提交的美国申请号：12/726,097(现已放弃)的部分继续申请案，，12/726,097要求于2010年2月22日提交的美国临时申请号61/306,774 的优先权，和于2009年3月24日提交的US临时申请号61/162,785的优先权，其各自被引入本文作为参考。

技术领域

本申请涉及使用反应性气体环境处理包装产品使其减少来自病毒、细菌、酵母菌和霉菌(其包括孢子和毒素)的不良污染，或用于其它处理的仪器和方法。

背景技术

生物净化和表面灭菌在整个社会中是至关重要的：在军事上的应用例如暴露在致命生物制剂的仪器和设备的净化，或在广泛的民用领域，包括医疗应用、食品生产和消费品。目前在商业处理中使用化学、热、高能量电子束、 X射线或γ-射线照射系统；但是，考虑到成本、效率、不动性、电力要求、有毒废物、个人危险和净化项目所需要的时间，利用这些系统可能不太实际。

在过去的十年中，在使用大气压等离子体作为表面净化方法中已进行了大量的研究。大气压等离子体具有产生独特的辐射分解型的能力。研究表明，暴露在大气压等离子体下的生物污染物可在几秒钟到几分钟内灭菌。大气压等离子体相当容易产生；并且，所需仪器相对便宜。没有危险废物，以及气态副产物为局部可控。到目前为止，大气压等离子体的使用是通过密闭室和喷射口。

大气压非平衡等离子体(ANEP)是非热加工方法的例子。在生产该类等离子体的过程中的术语中有宽泛的差异。文献中，多种术语用于描述所述现象，其包括大气压辉光放电、表面阻挡放电(SBD)、介质阻挡放电(DBD)、单一介质阻挡放电(SDBD)和表面等离子体化学过程(SPCP)。为本文的方便，使用术语介质阻挡放电(DBD)对本文技术进行描述，但不排除任何通过选择特定术语表示的ANEP等离子体的产生机理。

图1A-1C显示了DBD结构的简化示例，其可用于在周围空气环境中产生 ANEP。高压发生器10施加交流电位至一对金属板20、30，其彼此隔开形成区域50，将物体放置于该区域。将至少一个介电层40置于第一板20和第二板30之间。通过该方式，所述介电层的效果是为了限制板20、30之间形成的任何丝状放电，从而防止高电流电弧的形成。因此，在能量上限制了区域 50的放电，导致了ANEP，其中从气体(He、O₂、N₂、CO₂和水蒸气)和/或与包装产品的相互作用中可形成多种活性物质。图1A显示的结构为一个介电层40靠着电极20。图1B显示的示例，其中介质板40靠着电极20，另一个介质板60靠着第二电极30。板上的电荷积累(其可用于与电压波形结合来评估功率损耗)可通过测定穿过常规电容器75产生的电压来测得。图1C表明一种情况，其中将单个介电层50置于电极20、30之间，以致有两个区域 50，在其中可产生ANEP。