CN102068710A - 一种灭活空气中微生物的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灭活空气中微生物的设备和方法，涉及一种新型的空气中细菌、真菌等微生物灭活的设备和方法。具体为一种基于微波的灭活空气中微生物的设备，包括腔体和位于腔体内部的灭活装置，其特征是，所述灭活装置为微波发生器；所述腔体上有空气进口和空气出口。所述方法为将所述灭活设备的空气出口连接到真空泵，接通电源，使微波发生器和真空泵工作，灭活启动。本发明提供了一种简单、廉价、高效的空气净化技术，可以对室内空气进行循环处理，并可以实现自动化操作。本发明可以应用在不同的环境中，对加强空气的生物安全、保护人体健康具有很大的应用前景。

Description

一种灭活空气中微生物的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种基于微波的新型的空气中细菌、真菌等微生物灭活的设备和方法。可以应用于办公大楼、医疗卫生机构、飞机舱内及家庭中去除空气中有害生物成分，加强空气的生物安全，防范生物疾病的传染。

背景技术

研究表明人居环境中的生物气溶胶(空气中的生物成分)，比如细菌、病毒、真菌、过敏物质及毒素，通过呼吸暴露能引起多种健康问题，包括肺病、生物过敏性疾病、不良急性反应以及病态楼宇综合症等。近年来，由于大量的工业生产活动如废物回收、焚烧产业、生物颗粒的施肥等，释放出了大量的过敏原、致病微生物以及很多生物毒素。这些生物物质可以通过呼吸暴露严重地危害着人体健康，使人类面临日益增长的疾病危险。一个典型的例子就是2003年发生在中国的SARS，给社会造成了巨大的损失、恐慌与不便，而空气传播是造成SARS大规模爆发的主要途径。

近些年来，国内外学者尝试了不同的生物气溶胶灭活技术。在灭活技术中，微波辐射被广泛用于处理液体中、食物里和表面上的微生物。研究结果显示经微波暴露后建筑表面上真菌的存活主要取决于微波暴露的时间与能量。

微波辐射是一种简单、廉价的灭活技术。虽然有关利用微波辐射处理水中和食物中微生物的文献大量存在，但微波辐射用来灭活生物气溶胶的研究和数据国内外几乎没有。

发明内容

本发明旨在开发一种基于微波辐射的简单、低廉的空气中细菌、真菌、病毒和过敏原的灭活设备和方法。

本发明提供的技术方案为：

方案1：一种灭活空气中微生物的设备(结构如图1所示)，包括腔体和位于腔体内部的灭活装置，其特征在于，所述灭活装置为微波发生器；所述腔体上有空气进口和空气出口。

方案2：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，包含电控系统。所述电控系统用于控制灭活时间、微波发生器输出功率和腔体内的温度等。

方案3：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，在腔体上设有可视门窗，用于观看腔体内情况。

方案4：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，包含温度计，用于显示腔体内的温度。

方案5：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述腔体的材质为耐高温材料。

方案6：作为方案5的一种优选实现，其特征在于，所述耐高温材料为不锈钢。

本发明同时提供了利用该设备进行空气灭活的方法，如下：

方案7：用方案1所述的设备进行空气中微生物灭活的方法，其特征在于，将所述灭活设备的空气出口连接到真空泵，接通电源，使微波发生器和真空泵工作，灭活启动。

方案8：作为方案7的一种优选实现，其特征在于，在灭活启动前或者运行中设定所述灭活设备的运行时间。

方案9：作为方案7的一种优选实现，其特征在于，在灭活启动前或者运行中设定微波发生器的输出功率。

本发明的有益效果：本发明提供的设备和方法，提供了一种简单、廉价、高效的空气净化技术，可以对室内空气进行循环处理，并可以实现自动化操作。本发明可以应用在不同的环境中，包括办公大楼、飞机舱内、医疗卫生机构、食品加工、家庭住宿及微生物实验室，对加强空气的生物安全、保护人体健康具有很大的应用前景。

附图说明

图1微波设备的设计图：微波设备的组成由图1的三视图显示(A-正视图，B-俯视图，C-侧视图)，其中1-空气出口，2-空气进口，3-可视门窗，4-电控系统，5-微波发生器

图2微波辐射对实验生成的三种细菌、真菌气溶胶的灭活效率

图3微波辐射对室内空气中的总的细菌、真菌的灭活效率

图4实验室培养的细菌、真菌的对照和经微波辐射后的扫描电镜图

图5实验室培养的细菌、真菌的对照和经微波辐射后的透视电镜图

具体实施方式

参照图1所示的设计图，本发明实现了一套设备，主要组成为：控制面板(0-2000W，能量连续可控)，空气样品进出口、温度计、可视门窗和微波发生器。其中微波腔体为不锈钢材质，尺寸为150×150×400mm，微波设备尺寸为350×400×500mm，空气处理流量设为12.5升/分，所测试微波的输出能量为199、385和700瓦，暴露时间为1.7分钟。微波的尺寸和形状、暴露时间可根据空气处理量而可以改变。

操作步骤：先选定微波的输出功率，因情况而定，最大可达2000W，然后将设备的空气出口连接到真空泵，设定空气的处理流量，空气流量越小，灭活效果越好，但相对空气的处理量减少；反之，流量越大，灭活效果越差，但空气的净化量增加；经微波辐射后，空气由出气口排放，整个过程可实现无人监管，实现对空气的连续循环灭菌。

图2所示是利用微波在119(低档)，385(中档)和700W(高档)时对实验室里空气化后的生物模型的灭活效果，从图中可以看出，对某一特定的生物物种，随着微波能量的增加，其灭活效果显著增加，对不同的微生物具有不同的灭活效果。其中对炭疽菌的替代物Bacillussubtilis暴露时间为1.5分钟时的灭活效率可达70％，而对于脆弱的Pseudomonas fluorescens灭活效率可达90％以上，对于真菌Aspergillus versicolor灭活效率可达80％以上。

图3所示的是微波辐射对室内空气中的总的细菌、真菌的灭活效率，从图中可以看出，随着微波能量的增加，灭活效率显著增加，在700W和暴露时间为1.7分钟时对总的细菌、真菌的灭活效率可达70％以上。

图4是实验室里培养的细菌、真菌的对照和经微波辐射(700W)后的扫描电镜图，从图中可以看出，对于真菌Aspergillus versicolor，经微波辐射后，真菌细胞膜表面有明显破坏，且向内部凹陷。对于炭疽菌的替代物Bacillus subtilis，经微波处理后其表面变得粗糙，而对于脆弱的Pseudomonas fluorescens，经微波处理后，可以看出整个细菌都被破坏了，没有一个完整的细胞形状。

图5是实验室里培养的细菌、真菌的对照和经微波辐射(700W)的透视电镜图。从图中可以看出，经微波处理后的细菌、真菌的内部也受到了不同程度的损伤。

Claims (9)

1.一种灭活空气中微生物的设备，包括腔体和位于腔体内部的灭活装置，其特征在于，所述灭活装置为微波发生器(5)；所述腔体上有空气进口(2)和空气出口(1)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，包含电控系统(4)。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在腔体上设有可视门窗(3)。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，包含温度计。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔体的材质为耐高温材料。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述耐高温材料为不锈钢。

7.用权利要求1所述的设备进行空气中微生物灭活的方法，其特征在于，将所述灭活设备的空气出口(1)连接到真空泵，接通电源，使微波发生器(5)和真空泵工作，灭活启动。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在灭活启动前或者运行中设定所述灭活设备的运行时间。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在灭活启动前或者运行中设定微波发生器(5)的输出功率。

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