[发明专利]阵列射流等离子体快速消杀表面病原微生物系统与方法

说明书

本发明公开了一种阵列射流等离子体快速消杀表面病原微生物系统与方法，该系统中供气子系统(20)包括气源、鼓泡塔和混气罐；射流等离子体子系统(40)包括进气舱(5)，高压电极板(7)，接地极板(11)，空心介质管(9)，金属针(8)，固定硅胶垫；电源子系统(12)和传送子系统(30)。将混合后的气体引入接通电源的进气舱(5)中，使工作载气形成大面积、密度均匀的等离子体；在经限流孔(6)实现多管流量均布，达到针－环放电形式阵列电极；通过调制脉冲源降低无用功率消耗，通过气氛组成控制等离子体流活性组分组成及浓度水平，通过传送系统速度调控控制消杀时间。发明涉及的装置和方法可实现常温、冷藏、冷冻条件下，低能耗、大面积、快速消杀物体表面病原微生物。

技术领域

本发明涉及消杀表面病原微生物的技术领域，更特别地说，是指一种阵列射流等离子体快速消杀表面病原微生物系统与方法。

背景技术

低温等离子体(Non-thermal Plasma，NTP)又被称为非平衡态等离子体，其在等离子体形成的整个过程中电子的温度(即能量)达到l～20eV，但是其它粒子的温度反而较低，几乎与室温相等，处于一个完全不平衡的状态。等离子体中含有大量活性离子，比如正负离子、光子、高能电子和自由基等，这些活性离子可以用于病原微生物(如细菌、病毒等)消杀。

在消杀病原微生物方面，等离子体射流是重要的放电形式。该技术由管式放电反应器和管外壁依次分布并具有一定间距的高压电极和接地极组成，在高频高压作用下，气体电离后从反应器喷出，形成数毫米到数厘米的包含大量活性成分的等离子体射流。由于射流温度接近室温，因此不会对被处理对象的处理表面产生热损伤。目前，低温等离子体灭菌装置因其结构小巧，携带方便，操作简单，而广泛应用于医疗器械、临床伤口治愈、果蔬等表面的病原微生物消杀。配合气氛环境调变，可调控低温等离子体活性组分及其浓度、紫外光频率等，实现针对不同类型病原微生物的消杀。

然而，传统的等离子体射流消杀覆盖区域较小，只适用于对皮肤、牙齿等微区处理，无法满足工业上大面积消杀(如包装箱外表面上病原微生物)等场景的应用需求。常规的阵列化大气压射流由于受到气体分布不均、电源匹配较难、能耗大等问题影响，很难保证放电的均一性和射流稳定性。因此，开发大尺度、放电稳定、快速高效的等离子体消杀表面病原微生物装备与方法，对该技术的推广应用意义重大。

发明内容

对物表病原体微生物高效消杀离不开等离子体与物体表面的大面积接触，为了实现大尺度放电且保证射流的均一性和稳定性，本发明设计了一种阵列射流等离子体快速低能耗消杀表面病原微生物系统。

依据本发明系统提出了一种阵列射流等离子体快速消杀表面病原微生物的方法，具体步骤为：

步骤一，按照消杀气氛，通过供气子系统20控制工作气体组成、湿度和流量，随后充入射流等离子体子系统40的进气舱5并吹扫；

步骤二，在射流等离子体子系统40的进气舱5的气氛环境下，接通调制脉冲电源，对高压电极板7施加10～30KV高压，形成大面积阵列等离子体物质流，通过正弦频率、脉冲占空比、脉冲频率的调控，获取低功率、均匀稳定的等离子体射流状态的工作气体；

在步骤二中正弦频率、脉冲占空比、脉冲频率调控的范围为10～30kHz，0～100％和7～15kHz。

步骤三，将待消杀物体置于传送子系统30的皮带15上，调控空心介质管9与被消杀物体上表面的距离H(H＝5mm～30mm)后，开启传送子系统30使待处理物体表面以一定速度经过等离子体射流区域完成消杀。

在步骤三中调控空心介质管与物体表面的距离，可通过调整设备高度或传送带高度实现。距离范围为5～30mm，由此确保等离子体射流充分接触待处理物体表面。

本发明方法中消杀气氛包括惰性气体、混合气体和含湿度气体。惰性气体包括氦气和氩气。