CN108553678B - 空气负离子细菌杀灭测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气负离子细菌杀灭测试装置，包括：负离子发生器，多个反应室，以及置于反应室内的细菌培养皿，所述负离子发生器包含多个输出端，每一个输出端对应地插入每一个所述反应室，在反应室内产生负高压并电离反应室内空气产生负离子，产生的负离子扩散并与所述细菌培养皿中的细菌接触发生作用；所述细菌培养皿还连接有接地的电荷传输部件。本发明基于电晕法产生负离子进行杀菌测试，在保证大量负离子产生与释放的同时，有效避免了过量电荷积累与静电放电等副作用的产生；在反应室内使电晕法产生的负离子与细菌的充分接触、相互作用，在排除干扰因素的情况下，借助平行实验以有效考察负离子对于细菌的杀灭效率。

Description

空气负离子细菌杀灭测试装置

技术领域

本发明涉及杀菌测试技术领域，特别是涉及一种空气负离子细菌杀灭测试装置。

背景技术

被誉为“空气维生素”的负离子由于具有多种独特性质与有益作用使其在人类健康、环境净化等方面具有举足轻重的作用，相关研究持续了几十年并且成果丰硕。自Elster和Gertel于1889年发现了空气负离子的存在，许多研究报道了负离子的产生和后续的化学反应。当一部分中性分子在外部作用下，其中的外层电子会逃离原子核形成自由电子，这些自由电子通过被分子捕捉或者与分子反应在一定空间内持续大量的产生负离子。由于负离子寿命受外界环境的影响较大，因此在该过程中，负离子不断产生与消失，最终维持在一个稳定的范围。研究证明，负离子为健康维持、疾病治疗、雾霾去除、有机物降解与杀菌消毒等关键问题提供了卓越的解决方案，并取得了明显的效果，相关的报道层出不穷。基于负离子的应用研究与实例越来越引起科研工作者与大众的关注，这使得负离子不仅成为保障人体健康的卫士，同时也为环境与生态保护作出了巨大贡献。最近基于负离子的研究主要集中在通过现代技术手段检测负离子种类、浓度和更深一层次的的生物和医学应用。在众多的负离子基础研究中，基于负离子的杀菌效应研究目前已成为研究的热点，同时吸引了大量科学家参与其中。

细菌主要来源于空气、土壤、水体、动植物体、人体以及生产活动、废物处理过程等。其种类多样，浓度不稳定且容易造成环境污染和诱发疾病，因而严重地威胁着环境与人体的健康状况。传统细菌杀灭技术如物理灭菌、化学灭菌、高温高压灭菌、紫外线灭菌等手段虽能有效杀灭细菌，却仍有改进与创新的空间。不仅如此，耐药性出现使得细菌的杀灭更难通过传统的抗生素(青霉素、溶菌酶等)来进行。因此，开发新的有效杀菌而无副作用的方法仍然是一个巨大的挑战。

为了解决这个问题，负离子杀菌技术作为一种新型绿色的杀菌技术被视为一种可行而环保的最佳替代品，目前正得到越来越多的关注。负离子由于其所具有的高反应活性的特点使得该杀菌过程能够有效地进行，从源头上解决了细菌造成的不良后果，保障了环境和人体的健康。正因如此，相应的负离子对于细菌杀灭的测试装置的设计与搭建显得尤为重要，为负离子的杀菌研究提供了技术保障。然而，目前已发表的一些装置也存在不少缺点：(1)真正起到杀菌作用的成分(负离子或静电放电)令人怀疑；(2)缺乏相同条件下的同时平行试验研究；(3)负离子与细菌接触不够充分。因此，严谨的实验设计和技术改进对于负离子的杀菌测试装置搭建乃至深入研究具有深远的意义。

因此，迫切需求一种在保证高负离子浓度与充分接触效果的同时能够进行多个同时平行实验的细菌杀灭测试装置，能在高效低成本地保证大量负离子供应的同时，排除其它实验干扰因素，增强测试过程的科学性与高效性。从而真正意义上测试负离子的杀菌效率，揭示作用效果，也有助于后续的技术开发与实际应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种空气负离子细菌杀灭测试装置，该装置基于电晕法产生的负离子进行杀菌，在保证大量负离子产生与释放的同时有效避免了过量电荷积累与静电放电等副作用的产生；在反应室内使电晕法产生的负离子与细菌的充分接触并相互作用，在排除干扰因素的条件下，借助同时平行实验，以有效考察负离子对细菌的杀灭效率。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种空气负离子细菌杀灭测试装置，包括负离子发生器，多个反应室，以及置于反应室内的细菌培养皿；所述负离子发生器包含多个输出端，每一个输出端插入对应的一个反应室中，产生的负离子扩散与所述细菌培养皿中的细菌接触并发生作用；所述细菌培养皿还连接有接地的电荷传输部件。

优选地，所述负离子发生器的输出端垂直插入所述反应室的顶部。

优选地，所述细菌培养皿为塑料材质，所述细菌培养皿内设置有锡箔纸，所述电荷传输部件的一端与所述锡箔纸连接，另一端与大地连接。更优选地，所述锡箔纸铺设于所述细菌培养皿的内底和内壁上。优选地，所述细菌培养皿内的细菌培养基置于所述锡箔纸上，所述细菌培养基上设置有穿透至锡箔纸的孔。

优选地，所述反应室为圆柱形，所述反应室为玻璃材质。

优选地，所述反应室的底部还设置有绝缘垫块，所述细菌培养皿置于所述绝缘垫块上。

优选地，所述反应室的顶部设置有孔道，所述输出端为从所述负离子发生器引出导线，所述导线从所述孔道分别插入到各反应室中。更优选地，所述孔道设置在所述反应室的顶部中间位置。

更优选地，所述导线为碳纤维芯导线，插入反应室的所述导线的末端裸露出碳纤维。

更优选地，所述导线的所述末端电晕放电电压为-8000V，产生的负离子浓度为2×10⁶个/cm³。

优选地，所述反应室的顶部还设置有与外部连通的气孔。

优选地，所述负离子发生器还连接有控制电晕放电的调压器。

有益效果：

1、本发明的空气负离子细菌杀灭测试装置，在保证大量负离子产生与释放的同时，有效避免了过量电荷积累与静电放电等副作用的产生；在特定的反应室内使电晕法产生的负离子与细菌的充分接触与相互作用，在排除干扰因素的情况下借助于同时平行实验以有效考察负离子对于细菌的杀灭效率。

2、本发明构造了一个相对封闭的测试体系，使细菌在反应室内处于“负离子浴”的氛围中，二者能够充分接触，保证了相互作用的充分进行。

3、本发明构造了一个多个平行试验同时进行的测试体系，该装置中多个反应室的联用使各平行实验在同一外部测试条件下进行，在保证测试结果可靠性与科学性的前提下，提升了测试效率。

4、本发明通过对细菌培养基打孔并在其底部铺锡箔纸，将堆积在细菌培养基表面的、未参与反应的大量电荷通过孔和锡箔纸由电荷传输部件导走并接地，避免了过量电荷积累与静电放电等副作用的发生，排除了测试过程的干扰因素。

5、本发明空气负离子细菌杀灭测试装置还具有结构简单，组装与操作方便，成本低廉，材料环保对环境友好，设计简洁便携的优点。

6、本发明可应用于实验室或者室外的细菌杀灭测试，便于实时进行负离子杀菌研究，因而能够有效考察负离子的杀菌效率，同时，可以通过后期条件优化与技术改进，以期获得最佳的杀菌效率。

附图说明

图1是本发明空气负离子细菌杀灭测试装置的结构示意图；

图2是本发明空气负离子细菌杀灭测试装置操作时的逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中加入了更多的细节以便于充分解释本发明，除此之外，由于本发明能够以多种不同于此描述的其它方式来实现，因此，可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作大致推广、演绎，因此不应以此内容限制本发明的保护范围。若无特殊说明，所用实验方法为常规实验方法，所使用的试剂和材料等均可通过商业途径获得。

图1示出了本发明空气负离子细菌杀灭测试装置的结构示意图，图2示出了采用该装置进行操作时的逻辑示意图。如图1所示，本发明提供的空气负离子细菌杀灭测试装置，包括负离子发生器2，多个反应室3，以及置于反应室内的细菌培养皿4；所述负离子发生器2包含多个输出端，每一个输出端对应地垂直插入每一个反应室3中，在反应室3内的产生负高压并电离反应室3内空气产生负离子，产生的负离子扩散到所述反应室3中与所述细菌培养皿4中的细菌发生作用；所述细菌培养皿4还连接有接地的电荷传输部件7。

在本发明中，负离子发生器2用于通过调压器1控制电晕放电在装置中产生大量负离子，负离子发生器2的输出电路被分为五个支路，通过五根导线8，例如可以为碳纤维芯导线8，从反应室顶部的孔道9分别垂直插入到五个反应室3顶部，导线8与反应室3一一对应，碳纤维导线8的末端裸露出碳纤维，各末端电晕放电电压为-8000V，产生的负离子浓度为2×10⁶个/cm³，负离子从反应室顶部向下扩散，与接种在细菌培养皿中的细菌充分接触并相互作用。本发明中每个支路所用材料为24K碳纤维芯导线8，但不限于此，也可以是其他细而尖的导线。

在本发明中，细菌培养皿4是用于提供细菌培养与盛放的载体，所用材料为塑料，直径为86mm，高度为1cm。细菌培养皿4的内底和内壁铺有锡箔纸6，但不限于此，也可以铺设其他导电软材料。细菌培养基5为固态细菌培养基，细菌培养基5添加在锡箔纸6上，细菌培养基5上均匀打孔，打26个直径为4mm，深度为4mm的小孔11，但不限于此，这些孔11穿透细菌培养基5至锡箔纸6，锡箔纸6与电荷传输部件连接，从而将未参与作用的多余电荷导走。

本发明中，所述反应室3所用材料为玻璃材质，形状可以为圆柱形，用于提供负离子杀灭细菌的反应空间，例如可以为内径为9cm，高度为20cm，玻璃厚度为1mm的圆柱形反应室3。反应室3顶部设置有孔道9，孔道9位于顶部正中且用于插入碳纤维导线8，孔道内径为6mm，高度为2cm，玻璃厚度为1mm。反应室3顶部还设置有两个与外部连通的气孔10，分别位于孔道9的左右两侧，内径为6mm，高度为1cm，玻璃厚度为1mm。所述反应室3的底部的中央还设置有绝缘垫块12，所述细菌培养皿4置于所述绝缘垫块12上，所述绝缘垫块12例如可以为塑料方块，长为4cm，宽为4cm，高为4cm。

本发明中，电荷传输部件7用于导走细菌附近大量积累的未参与反应的多余电荷，其通过铜芯导线分别连接五个培养皿4壁上的锡箔纸6与大地来实现。该过程始于负离子发生器2电路被分为五个支路并分别从孔道9垂直插入反应室的顶部，通过电晕放电产生的负离子从圆柱形反应室3的顶部向下扩散，接着与接种在细菌培养皿4中的细菌接触并相互作用，而未参与作用的多余电荷经由电荷传输部件7被导走并接地。

在应用本发明的空气负离子细菌杀灭测试装置进行杀菌时的逻辑示意图如图2所示，具体操作过程在超净台内进行，首先，测空白样品的细菌浓度，将细菌接种于细菌培养皿4内的事先制好的细菌培养基5上，然后将细菌培养皿4置于已用75％酒精灭菌的塑料方块12上，接着将用75％酒精灭菌的电荷传输部件7的一端连接于细菌培养皿4内壁的锡箔纸6上，另一端接地。然后将上述装置放入用75％酒精灭菌的圆柱形反应室3中，反应室顶端中央垂直插入用75％酒精灭菌的负离子发生器2的碳纤维芯导线8，导线末端露出碳纤维。当启动负离子发生器2时，反应室3内顶端的碳纤维末端产生负高压并电离反应室3内空气产生负离子，产生的负离子逐渐向下扩散与细菌培养基5表面的细菌接触并相互作用。反应完毕后，收集细菌培养基5表面的细菌并悬浮在无菌蒸馏水中，接着统计悬浮液中细菌的数量从而得到经负离子处理后的细菌浓度。杀菌的效率计算公式如下：

应用本发明装置进行杀菌时，负离子杀菌机理相关的反应方程式如下：

总之，本发明空气负离子细菌杀灭测试的装置利用电晕放电技术产生的高浓度负离子与细菌在反应室中相互作用，借以考察负离子对于细菌的杀灭效率，而未参与作用的多余电荷经由电荷传输部件被导走并接地。本装置在保证大量负离子产生与释放的同时，有效避免了过量电荷积累与静电放电等副作用的产生，从而能够有效考察负离子对于细菌的杀灭效率。不仅如此，本装置还具有以下技术优势与特点：结构简单，组装与操作方便，成本低廉，材料环保对环境友好，设计简洁便携，适用于实验室研究及户外测试，便于实时进行负离子对于细菌的杀灭研究。研究表明，电晕法产生的负离子不仅对人体具有养生与保健作用，对环境具有净化与美化的作用，同时对于造成环境污染和诱发疾病的细菌亦具有有效的杀灭作用。设计搭建新型的负离子杀菌测试装置用以考察负离子对于细菌的杀灭效率，能够充分利用负离子的生物活性，使该杀菌过程能够有效地进行，从源头上解决了细菌造成的不良后果，真正保障了环境和人体的健康。

Claims (9)

1.一种空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，包括负离子发生器，多个独立的反应室，以及置于反应室内的细菌培养皿；

所述负离子发生器包含多个输出端，每一个输出端插入对应的一个所述反应室中，产生负离子扩散并与所述细菌培养皿中的细菌发生作用；

所述细菌培养皿还连接有接地的电荷传输部件，所述细菌培养皿内底铺设有锡箔纸，所述电荷传输部件的一端与所述锡箔纸连接，另一端与大地连接，所述细菌培养皿内的固态细菌培养基置于所述锡箔纸上，所述细菌培养基上设置有穿透至锡箔纸的孔。

2.如权利要求1所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述负离子发生器的输出端垂直插入反应室的顶部。

3.如权利要求1所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述细菌培养皿为塑料材质，所述细菌培养皿内壁铺设有锡箔纸。

4.如权利要求1所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述反应室为圆柱形，所述反应室为玻璃材质。

5.如权利要求4所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述反应室的底部还设置有绝缘垫块，所述细菌培养皿置于所述绝缘垫块上。

6.如权利要求4所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述反应室的顶部设置有孔道，所述输出端为从所述负离子发生器引出的导线，所述导线从所述孔道分别插入到各反应室中。

7.如权利要求6所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述反应室的顶部还设置有与外部连通的气孔。

8.如权利要求6所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述导线为碳纤维芯导线，插入所述反应室的所述导线的末端裸露出碳纤维，所述导线的所述末端电晕放电电压为-8000V，产生的负离子浓度为2×10⁶个/cm³。

9.如权利要求1所述的空气负离子细菌杀灭测试装置，其特征在于，所述负离子发生器还连接有控制电晕放电的调压器。

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