CN105025934A - 用于对目标进行清洁的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对目标(1)进行清洁的方法，具体用于消毒和/或杀菌用途，所述方法包括下述步骤：产生载运气体(2)的气流；产生处理液体(4)的雾气(3)；以及使所述雾气(3)与所述载运气体(2)一起移动至待利用第一等离子发生器(30)产生的等离子清洁的目标(1)，所述等离子包括具有滑动电弧的等离子。本发明还涉及一种用于对目标(1)进行清洁的清洁装置(100)，具体用于消毒和/或杀菌用途，所述清洁装置包括等离子发生器(30)，所述等离子发生器用于产生具有滑动电弧的等离子。
Description
技术领域
本发明涉及对目标进行清洁的方法，具体用于消毒和/或杀菌用途，其中，待被清洁的目标被暴露于处理液体的等离子活化雾气(plasma-activated mist)。此外，本发明涉及一种对目标进行清洁的清洁设备，具体用于消毒和/或杀菌用途，所述清洁设备具体包括用于使处理液体雾化的雾化装置以及用于处理液体的雾气的等离子活化的等离子发生器。本发明的应用满足对目标进行清洁的需求，尤其能够去除和/或杀死目标表面(例如，人体部分或仪器表面)上的细菌、传染性物质或微生物。
背景技术
已经广为人知的是，使用喷洒到目标表面上的清洗液来对目标进行湿法清洁，在有必要的情况下附加地应用紫外线辐照。但是对于所述清洗液在待被清洁的表面上的分布的均匀性而言，喷洒(或滴洒)清洗液具有多个缺点，材料的消耗率相对较高并且必须要在清洁之后将表面弄干。
DE 600 17 113 T2描述了一种用于清洁手部的设备，其中，手的表面被暴露于用于机械清洁的加压气体和用于化学清洁的清洁溶液的雾气。清洁溶液的雾气是电离雾气(ionised mist)或利用等离子处理活化的雾气。通过引导清洁溶液的雾气穿过等离子来使等离子活化发生。使用辉光放电等离子源来产生等离子。
尽管使用根据DE 600 17 113 T2的技术可以避免传统湿法清洁在材料消耗方面的缺点并且简化了干燥，但是使用等离子活化雾气的目标的传统清洁被证明是不利的。对于一些应用(尤其是医学应用、卫生工程学、实验室技术)而言，传统清洁的有效性可能并不充分。通过延长清洁时间来改进清洁效率的尝试导致需要更多的时间和能源，尤其在实际条件(例如，医院或卫生设施中)下的手部清洁期间这是不利的。
如果加压气体被用于产生清洁溶液的雾气和输送所述雾气，则DE 600 17113 T2中描述的技术的另一缺点会显现出。加压气体必须被配置成处于足以使清洁溶液雾化的工作压力。因此，产生了强烈的气流，强烈的气流在清洁设备的工作期间从清洁设备中逃逸，并且对使用者产生不愉快的感觉：加压气体带着清洁过程中的最终残留物被分布到周围空气中。
还已知的是，直接使用等离子作用在待被清洁的目标(例如，伤口或手部)的表面上(例如，见于EP 2 160 081 A1或EP 2 223 704 A1)。等离子包括所谓的低温等离子，所述低温等离子利用介质阻挡放电产生在目标周围区域中的空气中。然而，这种技术尤其在清洁人体部位时是不利的，因为将放电等离子施加到人体部位可对使用者产生不快的感受。
除了利用辉光放电或介质阻挡放电产生等离子之外，已知有适于相应的应用的用于产生等离子的其它技术。例如，具有滑动电弧的等离子(滑动电弧等离子)被用在用于转换碳氢化合物的化学反应器中(见于US 2012/0090985或US 2009/0236215)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于对目标进行清洁的改进方法，通过所述改进方法可克服传统清洁方法的缺点。所述方法应当尤其适于使用者以更高的效率、更短的清洁时间和/或改进的处理来进行清洁。本发明的目的还在于提供一种改进的清洁设备，通过所述改进的清洁设备可避免传统清洁设备的缺点。
这些目的通过具有独立权利要求的特征的清洁方法和清洁装置获得。本发明的有利的实施例和应用通过从属权利要求呈现。
根据本发明的第一概括方面，上述目的通过一种用于清洁目标的方法(具体用于消毒和/或杀菌用途)来实现，其中，处理液体被雾化，并且雾化的处理液体通过载运气体而被移动至待利用等离子进行清洁的目标。在等离子中，雾化的处理液体经历等离子处理，从而形成活化的雾气。根据本发明，等离子包括电弧等离子。使雾化的处理液体活化的具有滑动电弧的等离子通过第一等离子发生器的至少两个电极产生。
根据本发明的第二概括方面，上述目的通过一种清洁设备来实现，所述清洁设备配置成用于对目标进行清洁(具体用于消毒和/或杀菌用途)，并且所述清洁设备包括：用于产生载运气体的气流的源装置、用于使处理液体雾化的雾化装置以及用于产生等离子的第一等离子发生器。雾化装置和第一等离子发生器以如下方式布置在源装置的下游：载运气体可以使处理液体的雾气移动穿过第一等离子发生器到达待被清洁的目标。根据本发明，第一等离子发生器具有至少两个电极，所述至少两个电极适于产生具有滑动电弧的等离子。
与使用辉光放电来使雾化的清洁溶液活化的传统清洁设备不同，根据本发明，提供了雾化的处理液体与具有滑动电弧的等离子的相互作用，以便产生活化的雾气。有利地，利用与至少一个滑动电弧的相互作用的活化被极大程度地证明：比阻挡放电中的传统活化更为有效。随着载运气体流动穿过第一等离子发生器的雾气将被至少一个滑动电弧经过一次或多次。由于与滑动电弧的相互作用，高密度的活性物质(尤其是OH*自由基和H2O2)被产生在雾气中。活性物质(反应物质)随着雾气被输送到待被清洁的目标的表面上，活性物质对传染性物质、微生物和细菌具有杀灭效果。
根据本发明的优选实施例，水(尤其是自来水或软化水)被用作处理液体。有利地，不需要化学活性清洁溶液，因为雾气中的反应物质以使目标的表面消毒的足够高的密度的产生。
有利地，可使用不同的变型来产生具有滑动电弧的等离子。根据第一变型，第一等离子发生器包含两个电极，电弧横跨于两个电极之间并且沿着两个电极的长度行进。根据第二变型，第一等离子发生器可包含两个以上的电极，具有滑动电弧的等离子被产生在所述电极之间。例如，可设置有三个或更多个电极和/或多层复合电极。根据另一变型，第一等离子发生器的电极可通过具有直流电压、交流电压、脉冲电压或这些电压的组合的等离子电压源来供电。例如，可通过交流电压产生具有滑动电弧的等离子，这覆盖了直流电压、直流电压和脉冲电压的组合或交流电压和脉冲电压的组合。
第一等离子发生器的至少两个电极具有相互朝向的电极侧部，所述电极侧部在纵向方向上沿着被载运气体移动的雾气的流动方向延伸穿过第一等离子发生器。电极侧部以平行于所述流动方向的方式或相对于所述流动倾斜的方式延伸，使得电极侧部之间的距离沿着流动方向变化(尤其是增加)。因此，根据本发明的特别优选的实施例，电弧被产生在至少两个电极之间，横向于流动方向并且行进方向沿着具有雾气的载运气体在第一等离子发生器中的流动方向。有利地，因此，具有滑动电弧的等离子与雾化的处理液体的相互作用时间在第一等离子发生器中被最大化。
根据本发明的另一特别有利的实施例，使用风扇产生载运气体的气流。优选地，清洁设备的源装置设置有风扇。通过使用风扇，载运气体被优选地移动穿过清洁设备中的整个流动路径。不需要额外的气流驱动装置。
对于传统的清洁设备而言，加压气体必须具有特定的工作压力，并且在清洁溶液的运动和雾化由加压气体驱动的情况下，使得雾化的清洁溶液的速度相对较高。与传统清洁设备不同，本清洁设备的风扇具有下述优点：载运气体的流动速度可被自由调节。具体地，流动速度可被设置成低于使用加压气体的雾化，并且可例如小于1m/s，并且尤其低至0.2m/s。与使用加压气体相比，使用风扇能够使处理液体的雾气被保持在第一等离子发生器中的时间更长，这使得增强了所述雾气的活化。然而，替代性地，还可使用风扇来调节更高的流动速度，例如流动速度高至10m/s，尤其高至20m/s，例如高至50m/s。这些变型对本发明的应用是有利的，其中，可能的最大量的活化的雾气被供应至待被清洁的目标。
电弧在第一等离子发生器中的行进速度可根据所述第一等离子发生器的电操作条件(electrical operating conditions)和穿过所述第一等离子发生器的载运气体的流动速度来调节。优选地，所述行进速度小于或等于载运气体的流动速度。
根据本发明的又一特别优选的实施例，载运气体可经历附加的等离子活化。优选地，清洁设备包含布置在雾化装置的上游的第二等离子发生器。(优选地被风扇驱动的)载运气体从源装置流动穿过第二等离子发生器，所述第二等离子发生器被配置成产生低温等离子。特别优选地，第二等离子发生器适于利用介质阻挡放电产生等离子。特别优选地，载运气体含有氧气，由氧气形成的臭氧被产生在第二等离子发生器中。优选地，使用交流电压、脉冲电压或它们的组合来产生阻挡放电。
载运气体的等离子活化(尤其是，载运气体中的臭氧的产生)提供了提高清洁效率的优点。待被清洁的目标的表面上的细菌和微生物在这种情况下不仅通过处理液体中的反应物质被杀灭而且还通过处理液体的反应产物被杀灭，所述处理液体的反应产物(例如，H2O2或OH自由基)在臭氧的作用下产生在载运气体中。
根据本发明的另一改型，处理液体的雾气可经历紫外线辐照。优选地，清洁设备包含紫外线光源。由于紫外线辐照，有利地取得了附加的活化(尤其是处理液体的雾气的成分的电离)。特别优选地，使用紫外光对雾气的辐照发生在第一等离子发生器的上游和/或雾化装置中。
尤其在对目标的消毒(杀灭和/或消除传染性物质)和/或杀菌(杀死和/或消除细菌或微生物)期间，本发明的应用得以满足，所述目标例如为生物有机体的部分(尤其是诸如手之类的人体部位)或例如为工件或仪器。为了将待被清洁的目标针对性地暴露于处理液体的活化的雾气，根据本发明的清洁设备优选地设置有接纳装置，所述接纳装置被配置成接纳所述待被清洁的目标。接纳装置包括例如清洁设备中的至少一个隔室和/或至少一个轴。待被清洁的目标可被安置在隔室内或保持在轴上。特别优选地，所述清洁设备为手部清洁设备或仪器清洁设备，所述手部清洁设备例如使用在医院、实验室或卫生设施中，所述仪器清洁设备例如用于医学中的仪器操作准备。
总而言之，本发明提供了下述优点。与传统清洁设备相比(尤其考虑到H2O2的消耗)，根据本发明的清洁设备具有非常高的效率。此外，根据本发明的清洁不需要使用例如影响待被清洁的目标的表面上的表面张力的化学清洗液。相反地，仅水被优选地作为处理液体使用。根据本发明的清洁提供了对实体表面上的微生物的可靠的杀灭(杀死)。有利地，不需要在清洁之后对清洁目标进行干燥。最后，清洁设备可按照紧凑的设计以低廉的造价地制造，使得能够大规模使用，尤其在医院、实验室或卫生设施中。根据本发明的清洁能够在不被使用者干扰的情况下发生。尤其当使用风扇和低流动速度的载运气体时，防止使用者产生载运气体在清洁之后被转移到清洁设备的周围环境中的感觉。
附图说明
本发明的进一步的细节和优点将在下文中参照附图描述。附图示出：
图1：根据本发明的清洁设备的第一实施例的示意性框图；
图2：根据本发明的清洁设备的另一实施例的示意图，其中，提供了载运气体的活化；以及
图3和图4：根据本发明的清洁设备的另一实施例的示意图，其中，提供了雾化处理液体的紫外线辐照。
具体实施方式
将在下文中参照用于手部清洁的清洁设备来以示例的方式描述本发明的优选实施例。然而，本发明并不限制于这种应用，而因此能够用于清洁其它目标。具体参照源装置、雾化装置和第一等离子发生器的组合来描述优选实施例的细节，所述第一等离子发生器用于产生具有滑动电弧的等离子。如果在现有技术中已知，则根据本发明的方法和清洁设备的进一步的特征(例如，电压源或向雾化装置供以处理液体)将不再阐述。例如，正如通过传统的手部清洁设备可知的，用于手部清洁的清洁设备相对于它的其它部件可被构建在壳体中，并且轴可被作为用于待清洁的手的接纳装置提供。本发明不限于图中所示的穿过清洁设备的流动路径的几何形状，而是还能够以不同的流动形态实施。
图1以示意图的形式示出根据本发明的用于手部清洁的清洁设备100的第一实施例的部件。清洁设备包括源装置10、雾化装置20和第一等离子发生器30，源装置10、雾化装置20和第一等离子发生器30以如下方式构建和相互作用，以清洁示意性示出的手部1。
源装置10包括风扇11，通过风扇11产生载运气体2的气流。风扇11包括市售的叶片风扇，通过叶片风扇使空气被从周围环境吸入并且移动至雾化装置20。载运气体2的气流被引导穿过连接元件(例如，管道或软管)，源装置10经由所述连接元件联接至雾化装置20。载运气体2的流动速度被例如设置为1m/s至4m/s。体积流率例如为5m3/h至22m3/h。
雾化装置20包括用于容纳处理液体4的蓄液器21，所述处理液体4例如包括水(尤其是自来水)。蓄液器21中布置有至少一个超声波源22。具有超声波源22的雾化装置20可被构建成如通过超声波工作的传统雾化器中所知的那样。例如，被布置在用于容纳处理液体4的蓄液器21的底部上并且适于在处理液体4中产生超声波的超声波源包括至少一个压电晶体。在超声波的作用下，示意性示出的雾气3被产生在蓄液器21中的处理液体4的上方。
雾气3通过载运气体2的气流移动至第一等离子发生器30。为此，雾化装置20经由连接元件(例如，管道、导管、管线元件或软管)联接至第一等离子发生器30。
第一等离子发生器30包括两个电极31和等离子电压源(未示出)，所述等离子电压源用于产生具有滑动电弧的等离子。如已知的，等离子发生器30可以由用于在化学反应器中产生具有滑动电弧的等离子的等离子发生器构建而成。具体地，设置有两个示意性示出的电极31，所述电极沿载运气体的流动方向延伸穿过第一等离子发生器30，并且两个电极的彼此面对的侧部之间具有渐增的距离。例如，设置有两个丝式电极31，所述丝式电极沿着载运气体的流动方向在例如介于1cm至20cm之间的长度上延伸，并且两个丝式电极之间的相互距离从介于0.1mm至10mm之间的值增加至介于1cm至20cm的值。在流动方向上，设置有形成在电极31之间的滑动电弧32的路径L，所述路径的长度例如为1cm至20cm。
当雾气3通过载运气体2流动穿过第一等离子发生器30时，具有滑动电弧32的等离子被产生。在等离子的作用下，雾气3的液滴通过将水转变为H2O2而被活化，所述H2O2作为反应物质以清洁的方式作用在目标1上。活化的雾气3通过载运气体被从第一等离子发生器30进一步输送至手部1。活化的雾气3作用在手部1的表面上，手部1的表面上的所有细菌或微生物在雾气3的反应成分的作用下被杀灭。
根据本发明的清洁方法能以清洁设备100持续工作的方式执行。能够将雾化装置20中产生的雾气3持续地输送至第一等离子发生器30的载运气体2气流通过源装置10的风扇11而被稳定地产生。由于第一等离子发生器30的持续工作，雾气3以不中断的方式激活，使得布置在第一等离子发生器30下游的目标(例如，手部1)可以在任何时间被清洁。
替代性地，间歇性工作是可能的，在间歇性工作期间部件10、20、30中的一个或多个仅根据需要打开。例如，可使用清洁设备100上的传感器(未示出)来检测待清洁的手部1的存在。如果传感器记录下手部1的存在，则源装置10的风扇11和雾化装置20的超声波装置22被供能，并且第一等离子发生器30被启动。有利地，能够在小于半秒的延迟时间内提供活化的雾气3，使得使用者能够几乎无延迟地进行清洁。
替代性地，还可能的是，源装置10的风扇11和雾化装置20的超声波源22持续地工作，并且仅第一等离子发生器30在存在需清洁的手部1的情况下响应于传感器的信号而被启动。
图2示出根据本发明的清洁设备100的变型实施例，清洁装置100具有上文中参照图1描述的源装置10、雾化装置20和第一等离子发生器30。此外，在根据图2的清洁设备100中，设置有布置在源装置10和雾化装置20之间的第二等离子发生器40，以便使载运气体2活化。此外，图2示意性地示出具有轴60的清洁设备100的外壳50，所述轴60形成用于手部1的接纳装置。具有轴60的壳体50的外形可被配置成如所知的传统清洁设备。
第二等离子发生器40包含用于产生阻挡放电(被称为DBD等离子(介质阻挡放电等离子))的电极41。等离子作用在流动穿过第二等离子发生器40的载运气体2上，使得载运气体2被活化。具体而言，臭氧被产生在载运气体2中，臭氧的作用在处理液体上，使得手部1上的清洁效果被加强。通过风扇11使具有臭氧的载运气体2被输送穿过雾化装置20，以便载带处理液体4的雾气3并与其到达第一等离子发生器30。雾气3的活化发生在第一等离子发生器30中的具有滑动电弧的等离子中。
图3示出根据本发明的清洁设备100的另一变型，其中，第一等离子发生器30的下游布置有具有紫外线光源71的辐照装置70。在本发明的这一实施例中，源装置10提供的载运气体2在第二等离子发生器40中被活化，以形成臭氧并行进穿过雾化装置20。同时，产生在雾化装置20中的处理液体4的雾气3在臭氧的作用下经历第一活化(形成H2O2)并且被输送至第一等离子发生器30，在第一等离子发生器30处发生雾气3的进一步活化。随后在辐照装置70中进行紫外线辐照，在紫外线辐照的作用下，载运气体2和雾气3的部分发生电离。因此，含有臭氧、OH自由基和离子的载运气体2与处理液体4的雾气3冲击在待清洁的手部1上。
紫外线辐照的供给可被修改成如下效果：图3中示出的辐照装置70的功能被雾化装置20附加地具有。本发明的改型在图4中示意性示出。在这种情况下，紫外线光源71被布置在雾化装置20中，以便在雾化装置20中的第一活化期间或在第一发生器30中的进一步活化之前对处理液体4的雾气3进行辐照，并且在雾气3中产生离子。在紫外线光源71的紫外线辐照的作用下，臭氧在雾化装置20中被分解，使原子氧增加，原子氧与处理液体4的水形成H2O2。
在本发明的另一替代性实施例中，可将图3和图4的实施例组合成：使用紫外光辐照雾气3既发生在雾化装置20中，又发生在第一等离子发生器30的上游。
本发明在说明书、权利要求和附图中示出的特征可以单独地或组合地在多种实施例中实施本发明。
Claims (18)
1.用于清洁目标(1)的方法，具体用于消毒和/或杀菌用途，所述方法包括下述步骤：
-产生载运气体(2)的气流，
-产生处理液体(4)的雾气(3)，以及
-通过所述载运气体(2)使所述雾气(3)移动穿过等离子发生器(30)产生的等离子，到达待被清洁的所述目标(1)，
其特征在于，
-所述等离子包括具有滑动电弧的等离子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
-所述具有滑动电弧的等离子被产生在所述第一等离子发生器(30)中，所述电弧的行进方向沿着所述载运气体(2)的流动方向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
-所述载运气体(2)的气流通过风扇(11)产生。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
-所产生的所述载运气体(2)的气流具有至少0.5m/s以及/或者至多50m/s的流动速度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
-所产生的电弧具有小于或等于所述流动速度的行进速度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
-所述载运气体(2)在第二等离子发生器(40)中经历等离子活化。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
-所述载运气体(2)的等离子活化发生在阻挡放电中并且包括臭氧的产生。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
-所述处理液体(4)的雾气(3)被使用紫外光辐照。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，
-所述雾气的辐照发生在所述第一等离子发生器(30)的下游以及/或者发生在产生所述雾气(3)期间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
-所述处理液体包括水，并且
-所述载运气体含有氧气。
11.用于清洁目标(1)的清洁装置(100)，具体用于消毒和/或杀菌用途，所述清洁装置包括：
-源装置(10)，所述源装置(10)适于产生载运气体(2)的气流，
-雾化装置(20)，所述雾化装置(20)适于产生处理液体(4)的雾气(3)，以及
-第一等离子发生器(30)，其中，
-所述源装置(10)和所述雾化装置(20)被布置成：通过所述载运气体(2)使所述处理液体(4)的雾气(3)移动穿过所述第一等离子发生器(30)，到达待被清洁的所述目标(1)。
其特征在于，
-所述第一等离子发生器(30)具有至少两个电极(31)，所述至少两个电极(31)被布置成产生具有滑动电弧的等离子。
12.根据权利要求11所述的清洁装置，其中，
-所述第一等离子发生器(30)的电极(31)适于产生具有沿着所述载运气体(2)在所述第一等离子发生器(30)中的流动方向的行进方向的电弧。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的清洁装置，其中，
-所述源装置(10)设置有风扇(11)，所述风扇(11)用于产生所述载运气体(2)的气流。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的清洁装置，其中，
-所述源装置(10)适于产生具有至少0.5m/s以及/或者至多50m/s的流动速度的载运气体。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的清洁装置，所述清洁设备包括：
-第二等离子发生器(40)，所述第二等离子发生器(40)被布置在所述源装置(10)和所述雾化装置(20)之间，其中，
-所述源装置(10)和所述第二等离子发生器(40)被布置成使所述载运气体(2)移动穿过所述第二等离子发生器(40)到达所述雾化装置(20)。
16.根据权利要求15所述的清洁装置，其中，
-所述第二等离子发生器(40)适于在阻挡放电中使所述运载气体(2)活化。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的清洁装置，所述清洁设备包括：
-紫外线光源(71)，所述紫外线光源(71)适于使用紫外光辐照所述处理液体(4)的雾气(3)。
18.根据权利要求17所述的清洁装置，其中，
-所述紫外线光源(71)被布置在所述第一等离子发生器下游和/或被布置在所述雾化装置(20)中。
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