[实用新型]一种双极性纳秒脉冲电场加载及电场灭菌装置

权利要求书

1.一种双极性纳秒脉冲电场加载装置，其特征在于包括：

时序与脉冲参数设定及控制模块，用于控制正、负极性高电压纳秒脉冲发生器，按照设定时序和脉冲参数要求输出对应的正极性高电压纳秒脉冲、负极性高电压纳秒脉冲；

脉冲合成模块，用于将所述正极性高电压纳秒脉冲、负极性高电压纳秒脉冲进行合成处理后交替输出正、负极性高电压纳秒脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种双极性纳秒脉冲电场加载装置，其特征在于所述脉冲合成模块包括第一高功率脉冲二极管(D₁)、第二高功率脉冲二极管(D₂)、磁开关(MS)、锐化电容(C₁)和锐化开关(S)；正极性高电压纳秒脉冲发生器与第一高功率脉冲二极管(D₁)正极端连接；第一高功率脉冲二极管(D₁)负极端与第二高功率脉冲二极管(D₂)负极端并接后作为脉冲合成模块的输出端，第二高功率脉冲二极管(D₂)正极接地；负极性高电压纳秒脉冲发生器依次通过磁开关(MS)和锐化开关(S)后与第一高功率脉冲二极管(D₁)负极端连接；在磁开关(MS)与锐化开关(S)的公共端连接锐化电容(C₁)高压极，锐化电容(C₁)另一端接地；正极性高电压纳秒脉冲发生器输出的单个正极性纳秒脉冲在磁开关(MS)和锐化开关(S)公共端处的电压V(t)对时间的积分值小于磁开关(MS)的伏秒数。

3.根据权利要求1所述的一种双极性纳秒脉冲电场加载装置，其特征在于正、负极性脉冲的脉宽均小于等于100纳秒，且正、负极性脉冲之间的时间间隔小于等于100ns。

4.基于权利要求1、2或3所述的双极性纳秒脉冲电场加载装置的电场灭菌装置，其特征在于还包括：

处理器，用于接收脉冲合成电路输出的正、负极性高电压脉冲并对处理器的处理腔中含菌材料进行灭菌处理；

时序与脉冲参数设定及控制模块，用于控制正、负极性高电压纳秒脉冲发生器及处理器的运行，从而使处理器的处理腔中含菌液体中细菌及其芽孢、病毒、生物细胞中的蛋白质极性物质，在所述正、负极性脉冲电场交替作用下发生移位或破坏，使细菌的细胞膜或病毒外膜穿孔，或使蛋白质物质的生物活性受到破坏，从而使细菌及其芽孢、病毒、生物细胞失去活性或者凋亡。

5.根据权利要求4所述的电场灭菌装置，其特征在于所述处理腔长度设计要求是设定流速的目标菌体全部通过处理腔的时间不小于加载脉冲数所需的时间；所述加载脉冲所需的时间指的是设定正、负极性高电压纳秒脉冲发生器馈送到处理腔的n个电脉冲数量所需时间；n个电脉冲包括n/2个正极性脉冲和n/2个负极性脉冲。

6.基于权利要求1、2或3所述的双极性纳秒脉冲电场加载装置的电场灭菌装置，其特征在于还包括：

处理器，用于接收脉冲合成电路输出的正、负极性高电压脉冲并对处理器的处理腔中含菌材料进行灭菌处理；

时序与脉冲参数设定及控制模块，用于控制正、负极性高电压纳秒脉冲发生器、处理器、供料器、收集器以及废液储存器，从而使处理器的处理腔中含菌液体中细菌及其芽孢、病毒、生物细胞中的蛋白质极性物质，在所述正、负极性脉冲电场交替作用下发生移位或破坏，使细菌的细胞膜或病毒外膜穿孔，或使蛋白质物质的生物活性受到破坏，从而使细菌及其芽孢、病毒、生物细胞失去活性或者凋亡；

其中，供料器用于输送待处理含菌液体；收集器用于收集经过处理的液体；废液储存器用于收集未经合乎设定参数要求的电场处理过的菌液。