CN102647843A

CN102647843A - 用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置

Info

Publication number: CN102647843A
Application number: CN2012101128766A
Authority: CN
Inventors: 倪国华; 计宁翔; 程诚
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明公开了一种用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，包括有齿状电极、地电极、高压电源、罩体，齿状电极包括有金属平板，金属平板的下端面布有多排具有尖端形状的金属构件，各排金属构件之间有缝隙，地电极包括有多根并排排列并通过地电极连接导体连接使其并联的金属导线，每根金属导线的表面设有绝缘介质，各根金属导线之间有狭缝，罩体的顶部入口处设有风机，罩体的内部从上至下依次固定安装有齿状电极、地电极，齿状电极的金属构件之间有缝隙与地电极的金属导线之间的狭缝一一对应，齿状电极、地电极分别通过一根引线连接到高压电源的正、负极上。本发明装置放电面积大、能耗低、产生具有化学活性粒子的浓度高，可以很好的进行灭菌消毒。

Description

用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置

技术领域

本发明涉及大气压等离子体发生技术领域，具体涉及一种用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置。

背景技术

相对于传统的灭菌方法（如加热灭菌、化学药剂灭菌、紫外灭菌等）而言，低温等离子体灭菌具有很多优点，特别是对高温敏感材料的灭菌。在等离子体灭菌技术中，大气压等离子体灭菌由于使用廉价的空气作为等离子体工作气体且工作在大气压环境下而无需真空设备，故装置相对简单、操作简便，同时大气压等离子体灭菌兼具杀菌效率高、无药物残留等优点，因而，具有更广泛的应用前景。

多种因素（如紫外光、温度、强电场、带电粒子和化学活性粒子等）的协同作用是等离子体具有优良灭菌效能的重要原因。在本发明的大气压等离子体发生装置中，使用温度计长时间地测试了放电气氛中的宏观气体温度，温度保持在40℃左右，这个温度对大多数的细菌影响不大；通过风机的进气，气体中细菌被引入放电区，电场和带电粒子直接轰击对灭菌有一定的效果；等离子体激发过程中产生的紫外光辐射量较小，对灭菌效果有一定影响，但影响效果不大；采用发射光谱诊断技术，发现了等离子体中产生了大量的活性粒子（如OH、NO和O₃等），这些活性粒子可以通过气流带出放电区域，对不在放电区的细菌的杀灭起到关键性的作用。目前已经有了很多的大气压等离子体发生装置，如大气压等离子体射流、平板式介质阻挡放电等等，这些装置存在着等离子体产生的面积较小、温度较高，且大都采用惰性气体（He、Ar等）作为等离子体工作气体。

发明内容

为了克服现有大气压等离子体发生装置的不足，提高放电面积及单位面积活性粒子的数量，本发明提供一种大气压等离子体发生装置，该装置不仅可以使用空气作为等离子体工作气体，而且大大提高了大面积等离子体的均匀性，增加等离子体活性成分的产率和效率，增强了灭菌的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，其特征在于：包括有齿状电极、地电极、高压电源、罩体，所述的齿状电极包括有一个金属平板，金属平板的下端面布有多排规则的具有尖端形状的金属构件，各排金属构件之间有缝隙，所述的地电极包括有多根并排排列并通过一根地电极连接导体连接使其并联的金属导线，每根金属导线的表面设有绝缘介质，各根金属导线之间有狭缝，所述的罩体的顶部入口处设有一个风机，罩体的内部从上至下依次固定安装有齿状电极、地电极，齿状电极、地电极的两端均固定于罩体的侧壁上，所述的齿状电极的具有金属构件的一端朝下，齿状电极的金属构件之间有缝隙与地电极的金属导线之间的狭缝一一对应，所述的罩体的侧壁上开有通孔，齿状电极、地电极分别通过一根穿过通孔的引线连接到高压电源的正、负极上。

所述的多排规则的具有尖端形状的金属构件的形状可以为齿状、锥状。

所述的绝缘介质可以为石英管、陶瓷管。

所述的风机与齿状电极之间还安装有空气过滤网，空气过滤网的两端均固定于罩体的侧壁上。

所述的罩体为管状绝缘罩体。

本发明的原理是：

齿状电极和地电极分别连接到高压交流电源的正负极，产生大气压等离子体。采用齿状或类似的尖端电极和有绝缘介质地电极之间放电，有助于降低放电电压，提高大面积等离子体的均匀性，并获得高浓度的活性粒子；此外，通过风机产生的气流加快活性粒子的扩散，同时补充新的等离子体工作气体有利于产生更多的活性粒子，提高灭菌的效率，并通过气流将产生的活性粒子从罩体底部出口处带出。

本发明的有益效果在于：

本发明装置能耗低、放电面积大且均匀，可直接使用空气作为等离子体工作气体，形成一个大面积富含高浓度活性粒子的等离子体区，将本发明的装置用于灭菌消毒实验，在很短的时间即可杀灭大量细菌，细菌的存活数甚至为零，达到国家相关卫生标准的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明大气压等离子体发生装置的结构示意图。

图2为本发明的齿状电极和地电极组合放电组件的结构示意图。

图3为本发明的地电极结构示意图。

具体实施方式

参见图1，用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，包括有齿状电极4、地电极、高压电源2、罩体8，齿状电极1包括有一个金属平板，金属平板的下端面布有多排规则的具有尖端形状的金属构件，各排金属构件之间有缝隙，地电极包括有多根并排排列并通过一根地电极连接导体7连接使其并联的金属导线5，每根金属导线5的表面设有绝缘介质6，各根金属导线5之间有狭缝，罩体8的顶部入口处设有一个风机1，罩体8的内部从上至下依次固定安装有齿状电极4、地电极，齿状电极4、地电极的两端均固定于罩体8的侧壁上，齿状电极4的具有尖端金属构件的一端朝下，齿状电极4的尖端金属构件之间有缝隙与地电极的金属导线5之间的狭缝一一对应，罩体8的侧壁上开有通孔，齿状电极4、地电极分别通过一根穿过通孔的引线连接到高压电源2的正、负极上。

多排规则的具有尖端形状的金属构件的形状可以为齿状、锥状。

绝缘介质6可以为石英管、陶瓷管。

风机1与齿状电极4之间还安装有空气过滤网3，空气过滤网3的两端均固定于罩体8的侧壁上。

罩体8为管状绝缘罩体。

风机1与放电组件之间还可设置空气过滤网3；风机1产生的气流有助于等离子体中活性粒子的扩散，并不断补充新的工作气体以产生更多的活性粒子；空气过滤网3可以对进入放电区的工作气体起到一定的过滤作用，同时对气流分散均匀化，有助于充分利用放电区域，提高活性粒子产生的效率。罩体8一方面用于固定放电组件，同时形成一个相对密封的空间，有助于气流的定向流动，为等离子体中活性粒子的定向输运提供便利。

利用本发明的装置进行了细菌的灭菌实验，将含有枯草杆菌的菌悬液滴加到玻璃器皿中，并使菌悬液干燥制成样品，然后将样品放到该装置的一个密闭的空间中实验，发现枯草杆菌短时间内被大量杀灭。

Claims

1.一种用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，其特征在于：包括有齿状电极、地电极、高压电源、罩体，所述的齿状电极包括有一个金属平板，金属平板的下端面布有多排规则的具有尖端形状的金属构件，各排金属构件之间有缝隙，所述的地电极包括有多根并排排列并通过一根地电极连接导体连接使其并联的金属导线，每根金属导线的表面设有绝缘介质，各根金属导线之间有狭缝，所述的罩体的顶部入口处设有一个风机，罩体的内部从上至下依次固定安装有齿状电极、地电极，齿状电极、地电极的两端均固定于罩体的侧壁上，所述的齿状电极的具有金属构件的一端朝下，齿状电极的金属构件之间有缝隙与地电极的金属导线之间的狭缝一一对应，所述的罩体的侧壁上开有通孔，齿状电极、地电极分别通过一根穿过通孔的引线连接到高压电源的正、负极上。

2.根据权利要求1所述的用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，其特征在于：所述的多排规则的具有尖端形状的金属构件的形状可以为齿状、锥状。

3.根据权利要求1所述的用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，其特征在于：所述的绝缘介质可以为石英管、陶瓷管。

4.根据权利要求1所述的用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，其特征在于：所述的风机与齿状电极之间还安装有空气过滤网，空气过滤网的两端均固定于罩体的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的用于灭菌消毒的大气压等离子体发生装置，其特征在于：所述的罩体为管状的两端不封闭的绝缘罩体。