[发明专利]可接触智能化等离子沿面放电装置

说明书

本发明提供一种可接触智能化等离子沿面放电装置，能够简便、可控地产生大气压低温等离子体。该沿面放电装置包括绝缘外壳以及封装在该绝缘外壳内的控制板卡、高压模块、散热模块、等离子体产生模块和监测模块；所述高压模块的输入端接标准市电，输出端分为高压极和地电极，用于为所述等离子体产生模块提供所需高压；所述散热模块贴近设置于高压模块表面；所述监测模块用于实时获取高压模块温度、环境臭氧及氮氧化物浓度信息，并将温度信息发送给所述控制板卡；所述控制板卡用于控制高压模块定时驱动等离子体产生模块工作，并通过温度负反馈控制散热模块工作。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，涉及一种等离子沿面放电装置。

背景技术

如何安全有效地杀灭食源性和接触性细菌及病毒是一个长期以来引发学术界和工业界关注的问题，目前主流的杀菌消毒方法基本可以分为物理消毒法和化学消毒法，物理消毒法主要分为机械消毒法、热力消毒法、流动蒸气消毒法、高压蒸汽灭菌和干热灭菌等方法，化学消毒法根据对病原体蛋白质的作用类型，分为使用凝固蛋白消毒剂、溶解蛋白消毒剂、氧化蛋白类消毒剂、阳离子表面活性剂、烷基化消毒剂及其他氯化物等消毒试剂进行消毒的方法。然而，无论是物理消毒法还是化学消毒法，都存在着极大的局限性，物理消毒法如机械消毒法及热力消毒发都存在使用条件可能损坏精密器械，并伴随温度过高和使用不够安全的风险。化学消毒法则会在被消毒物品表面残留相应的化学物质，后续使用医疗器械时可能存在潜在的化学风险，部分化学试剂难于降解，也可能对环境造成污染。因此，不论是科研界还是工业界都亟需一种有效且无残留的消毒方法。

国内学者于航等利用介质阻挡放电装置产生的针状等离子体，对口腔混合菌的杀灭以及对成纤维细胞的作用进行了研究，发现调节装置内电极氧气的流量可以控制装置输出等离子体的含量，从而使产生的能够与细菌结合的氧自由基含量改变，以达到更好的杀菌效果。胡月飞、郭文霞等证明低温等离子体灭菌技术主要适用于不耐受湿热的医疗器械及物品的消毒，结果证明该技术可以有效地降低患者因器械而感染的几率和医院的感染率，在临床应用中有着十分重要的意义。浙江大学的郑超等人发现等离子体的灭菌效率与注入水中的能量密度呈正相关。当能量密度小于2J/mL时，等离子体可将水中的微生物降低4-6个对数，包括大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、细菌孢子和白色假丝酵母，细胞的初始密度和水的电导率是影响等离子体灭菌效率的重要因素。此外，他们经过对紫外发射光谱和水下石英管中的灭菌效果进行测量，得出了等离子体灭菌的重要原因是NO_β和NO_γ自由基产生的紫外辐射。第三军医大学的潘柯利等人利用等离子体杀菌消毒的原理制造了集空气消毒、水体消毒、物体表面消毒为一体的多功能消毒器，发现50％-55％的湿度条件下，三合一等离子体消毒器开启空气消毒组件消毒60min，对气雾柜空气中白色葡萄球菌的杀灭率高于99.90％。在模拟污染水体箱中(80L)中、温度为20℃-25℃、大肠杆菌污染(细菌在水体中浓度为10⁴cfu/ml)的条件下，等离子体消毒器水消毒组件运行10min能将80L染菌水中的大肠杆菌下降至0cfu/100ml(杀灭率达到100％)。而对于模拟污染脊髓灰质炎病毒的水体(500ml，病毒含量大于5个对数级)环境，开启水消毒组件开关分别处理10min、20min、30min，病毒杀灭对数值分别为3.25、4.5、5.25。在表面消毒试验中，开启等离子体表面消毒30s，对距离放电装置表面4.5mm处大肠杆菌和金葡菌的杀灭率达到100％，180s消毒处理后对枯草芽孢杆菌杀灭率达到100％。

工业上一般将大气压冷等离子体用于消毒与灭菌分为两个层面：一是用于体外灭菌，包括对环境进行消毒、对食品进行灭菌、对医疗器械进行灭菌等，其中医疗器械的灭菌需要达到无菌保证水平(sterility as-surance level,SAL10^-6)，即：只允许不超过百万分之一的微生物存活；二是用于活体灭菌，特别是在临床治疗中用于抗感染，这需要等离子体具有良好的选择性生物效应，即：高效灭菌且不伤害正常的肌体细胞。

研究发现，大气压冷等离子体用于医疗器械灭菌具有三方面的优势：