CN110074308B - 静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备，所述方法包括以下步骤：将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；将所述雾化粒子带上第一极性的静电；将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面，所述待消毒物体带有第一极性的静电；当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。本发明实现了有效抑制病原性微生物的繁殖，大大提升了消毒灭菌的效果，不仅安全可靠，而且操作简单，成本低廉。

Description

静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及医学消毒技术领域，特别是涉及一种静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备。

背景技术

目前，医学上主要采用化学消毒剂、煮沸、巴斯德加热、紫外线照射、蒸汽、干热及放射线等物理方法进行消毒灭菌，然而，上述方法对人体伤害较大大，临床和生活中多采用化学药剂对皮肤表面，伤口、口腔、鼻咽腔、眼睛和耳孔等部位进行处理，但各种化学药剂均有其局限性，例如对人体有刺激性带来副作用，或化学药剂稳定性不好，易挥发变质。

近年来，冷等离子体在生物医学领域的应用越来越多，尤其是冷等离子体接近或略高于室温，不会对人体和生物组织造成明显的热伤害，不污染周围环境，对医疗器械也不会造成热变形和损坏，且能有效地灭活各种细菌、真菌以及病毒等致病微生物，弥补了高压蒸汽、化学以及辐射等方法的不足。目前，冷等离子体在灭菌消毒、材料表面改性、牙科治疗、美容、止血消炎、伤口愈合、皮肤病治疗以及肿瘤治疗方面已经取得了非常好的研究成果。将等离子体与临床医学领域相结合，可以作为辅助手术，或者协助药物来预防和治疗疾病。

现有技术中，已有相关的利用等离子体进行消毒灭菌的技术，例如中国专利200910164942.2公开了采用水雾粒子将药物或臭氧送到患病部位灭菌的方法。但根据本发明者的实验，这些承载药物或臭氧的雾化粒子很难在患病部位聚集沉降形成药物溶液或臭氧水，所以消毒灭菌的效果不佳，影响了患者治疗的效果，增加了治疗成本。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备，其能实现有效抑制病原性微生物的繁殖，大大提升消毒灭菌的效果，不仅安全可靠，而且操作简单，成本低廉。

本发明提供一种静电气雾消毒灭菌方法，包括以下步骤：将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；将所述雾化粒子带上第一极性的静电；将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面，所述待消毒物体带有第一极性的静电；当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。

进一步，在上述的静电气雾消毒灭菌方法中，对所述液态水进行预先灭菌处理。

进一步，在上述的静电气雾消毒灭菌方法中，所述第一静电极性和第二静电极性的之间的静电电压不低于300伏特。

进一步，在上述的静电气雾消毒灭菌方法中，所述将所述雾化粒子带上第一极性的静电的步骤具体包括：将所述液态水在压力下通过与高压电极连接的金属喷嘴喷射成带有静电的雾化粒子，所述高压电极具有第一极性。

进一步，在上述的静电气雾消毒灭菌方法中，所述方法还包括：

计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间，根据所述时间判断所述雾化粒子是否到达所述待消毒物体的预定表面。

进一步，在上述的静电气雾消毒灭菌方法中，所述计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间的步骤具体包括：

计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面所需通过的距离；

测量雾化粒子气流的初始速度，根据所述初始速度计算雾化粒子气流的流量；

估算雾化粒子气流在到达待消毒物体的预定表面过程的阻力；

根据所述雾化粒子气流的流量、阻力及距离建立函数模型，通过所述函数模型计算得到所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间。

另，本发明还提供一种静电气雾消毒灭菌系统，包括：

雾化模块，用于将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；

起电模块，用于将所述雾化粒子及待消毒物体带上第一极性的静电；

输送模块，用于将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面；

极性切换模块，用于在所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。

进一步，在上述的静电气雾消毒灭菌系统中，所述静电气雾消毒灭菌系统还包括：

计算模块，用于计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间；

以及判断模块，用于根据所述时间判断所述雾化粒子是否到达所述待消毒物体的预定表面。

另，本发明还提供一种静电气雾消毒灭菌设备，所述设备包括如上述的静电气雾消毒灭菌系统。

本发明一种静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备通过计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间，根据所述时间控制切换所述待消毒物体的静电极性，并通过带静电雾化粒子在消毒物体的预定表面放电沉降时会产生等离子体和臭氧等活性粒子，实现了有效抑制病原性微生物的繁殖，大大提升了消毒灭菌的效果，不仅安全可靠，而且操作简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明静电气雾消毒灭菌方法的具体流程示意图；

图2为图1中计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间的具体示意图；

图3为本发明静电气雾消毒灭菌系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种静电气雾消毒灭菌方法，包括以下步骤：将不含任何药物的液态水雾化得到雾化粒子；将所述雾化粒子带上第一极性的静电；将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面，所述待消毒物体带有第一极性的静电；当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。本发明通过先将液态水雾化后的雾化粒子与待消毒物体带有相同极性的静电，在当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，使得所述待消毒物体带有相反极性的静电，由于异性电荷的吸引力作用，雾化粒子在所述物体的表面迅速沉降并失去所带电荷，在该过程中产生的等离子体，臭氧，氯离子，盐离子，金属离子和脉冲放电的多重作用下，从而使得待消毒物体上的病原性微生物的繁殖被有效抑制或杀灭，大大提升了消毒灭菌的效果。

请参阅图1，图1是本发明静电气雾消毒灭菌方法的具体流程示意图。所述方法具体包括：

步骤S101：将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；

具体实现时，本发明采用非药物的液态水进行消毒，所述液态水可为洁净水；本发明也可以采用一定浓度的食盐水，以进一步增加消毒灭菌的效果。

本发明采用的洁净水或盐水等来源广泛，价格低廉的原材料作为产生气雾的液态水。在有条件的情况下，液态水本身需预先经过除菌处理，不得含有病原性微生物。为了防止超声振动片长水垢，液态水的电解质浓度不要太高。如需要采用盐水加强消毒灭菌作用，应采用防锈蚀的陶瓷覆膜振动片。而且要定时清洗。盐水浓度以低于饱和浓度为宜。本实施例，所述液态水为洁净水或盐水。

本步骤中，将液态水雾化方式可为多种，本实施例优选为超声雾化，超声雾化是利用高频震荡（频率通常为1.7MHz 至2.4MHz）的陶瓷片产生的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生水雾。与加热雾化方式比较，超声雾化可节能90%。雾化过程中还会释放负离子，其与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应，使其沉淀，同时还能去除一些甲醛、细菌等有害物质，使空气得到净化。但这种净化能力很弱。采用高振动强度超声和低通风水平能有效地将液体雾化后送到身体各部位，包括鼻咽腔、口腔、眼部、耳孔及盆腔。但因超声波的空化效应，液体中的药物容易被分解破坏而失效。所以浓度高、粘性大的药物溶液不适用。

超声波雾化的另一优点是雾化效率高，雾化粒子粒径小（理论上可控制在1-5微米），均匀且稳定。但正因为如此，超声雾化粒子不容易在固体或液体表面聚集沉降。但本发明采用异性电荷的吸引力作用进行雾化粒子沉积，使得细小的雾化粒子也能够聚集沉降，而且雾化粒子尺寸越小，比表面积就越大，单位体积的雾化液体就能有更大的荷电量，消毒灭菌的效率就更高。

作为本发明一实施例，所述液态水雾化方式为压力喷雾，即让纯净水或盐水等液态水受压后从小孔中喷射出来形成气雾。该方法操作简单方便，但形成的雾化粒子尺寸大，不均匀，荷电量小，且需要加压设备。

作为本发明一实施例，所述液态水雾化方式为加热蒸发后冷凝，即将水加热沸腾后产生大量的水蒸汽引入冷却室，气态水分子经冷却后聚集成为小的液态水雾滴，让它们荷电后再送到待消毒的组织或物体表面。这种方法最大的优点是雾化粒子绝对无菌，不带任何微生物和污染物；缺点是耗能严重，雾化效率低。

作为本发明一实施例，所述液态水雾化方式为文丘里雾化法，采用文丘里管，在高速空气流中自动吸入纯净水或盐水等液态水，并将其打散成雾状。该方法雾化粒子尺寸小，但属于大型设备，气雾浓度低，能耗大，尤其是噪音严重。

作为本发明一实施例，所述液态水雾化方式为机械搅动，即采用高速转动的螺旋桨叶，也能将液体搅动成飞沫雾状，并通过风扇和导管吹送到目的地。但雾化效率低，雾化粒子尺寸大，不均匀，且荷电量小，消毒灭菌效果差。此外，能耗大和噪音也是其局限。

本发明中，采用超声雾化的超声波频率范围是0.5MHz 至5.0MHz；采用电池或可充电电池作为电源，为了达到有效控制荷电粒子与组织或物体之间相斥或相吸的目的，必须将原电池电压升高。使其输出电极之间的电势差（即未接外电路时两电极之间测量出的电压）达到一定高值。常用的输出电势差范围在300-100000V之间。

在电源功率不变的条件下，电压升高，电流强度会相应减小。这样可以减小气雾粒子在组织表面放电时人体的不适感觉。为此，电源功率一般不超过10w。电流强度一般不超过10mA。但对于器具或食物表面的消毒灭菌处理。功率和电流不受上述限制。如采用室内交流电源（110或220V），需要先将交流整流为直流电，然后升压到所需电压。由于室内电源功率大，所以在应用与人体组织消毒灭菌时，要求将电流强度减小到不对人体产生危害的程度。

步骤S102：将所述雾化粒子带上第一极性的静电；

具体实现时，本发明可通过将所述雾化粒子直接或间接与高压电极接触，从而使得所述雾化粒子带上静电。本实施例中，所述将所述雾化粒子带上第一极性的静电的步骤具体包括：将所述液态水直接与具有第一极性的高压输出电极连接，使得所述雾化粒子带上第一极性的静电。

实验表明，当微小的液滴（雾化粒子）从液面分离升空的瞬间，会携带部分液面上聚集的电荷，其中电荷携带量与液体导通的电压高低有关，与液滴的导电能力（即电解质浓度）和尺寸有关，与液体的表面张力有关。但一般条件下，用这种方法雾化后送出来的雾化粒子都会带上同极性电荷。如果采用纯净度极高的纯净水，可以少量添加一些电解质（如NaCl），以降低其电阻率，增加雾化粒子的荷电能力。

为了保证消毒灭菌的效果，让带电物化粒子在待消毒物体表面放电沉积是能够产生足够多的等离子体和臭氧等活性物质，本发明采用的静电场电压不得低于300伏特，即所述第一静电极性和第二静电极性的之间的静电电压不低于300伏特。

作为本发明一实施例，本发明可通过将所述雾化粒子间接与至少300伏特的高压电极接触，即所述将所述雾化粒子带上第一极性的静电的步骤具体包括：将所述液态水在压力下通过与高压电极连接的金属喷嘴喷射成带有静电的雾化粒子，所述高压电极具有第一极性。由于液体被挤压通过喷嘴时带上静电荷，使随后形成的雾滴也能荷电。

作为本发明一实施例，所述将所述雾化粒子带上第一极性的静电的步骤具体包括：将所述雾化粒子通过至少一层与高压电极连接的小孔径导电材质网，所述高压电极具有第一极性。即先让纯净水或盐水等液态水雾化，然后让气雾通过至少一层与高压电极连接的小孔径导电材质网（如金属网），这样所述雾化粒子在穿过导电网时被带上电荷。

需要说明的是，本发明可采用高压发生器产生不低于300伏特的直流高压输出，所谓高压发生器至少包括以下两种类型：

1）采用振荡升压部件将来自电池或其他直流电源的直流低电压变换成交流高电压；然后用整流部件将交流高电压经整流转变成脉动直流高压。紧凑型的振荡升压器由于体积小热量散发困难，内部绝缘层容易失效导致短路，最好配合采用温度监控报警措施。

2）通过变压和整流方式将来自电网的交流低电压转换为直流高电压。首先采用具有初级和次级线圈的变压器将低电压升压，然后采用整流器将交流高压整流为直流高压。

步骤S103：将待消毒物体带有第一极性的静电；

具体实现时，本发明静电气雾消毒灭菌方法可用于人体消毒，也可对例如器具，食物或其它导电物进行消毒，即所述待消毒物体为人体、器具、食物等。

当所述待消毒物体为人体，由于人体良好的导电性，只需将手（或其它部位）连接高压输出电极即可让身体任一部位的组织带上静电电荷。作为一个静电导体，当人体与大地绝缘时（如穿上鞋底为绝缘材质的鞋），就与大地之间形成一电容，能使传导到人体上的电荷储存起來，其充电电压随着电荷量的增加而逐渐提高。储存的电荷在人体的分布并不均匀，主要集中在皮肤表面。如果衣物有导电性，则衣物上也会带上静电。当皮肤表面上的电荷储存到一定程度，遇到合适的条件（如靠近导体，表面有尖端，环境湿度大），就会放电产生火花，但时间极短。

即所述将待消毒物体带有第一极性的静电的步骤包括：保持人体与大地或其他导电体绝缘，使得人体直接或间接与具有第一极性的高压电极接触。

具体地，本实施例采用人体穿上带胶底的鞋子后与大地绝缘，让身体的某部位通过导线连接或直接接触电极，比如让手指带上与电极连接的导电环或用手握住仪器手柄，而仪器手柄与电极连接，从而使得人体带有第一极性的静电。

作为本发明一实施例，人体穿上带胶底的鞋子后与大地绝缘，让身体的某部位通过导线连接或直接接触电极。在雾化粒子到达所述组织表面之前，电极不输出静电。只有当所述雾化粒子到达所需消毒灭菌的组织表面时，电极才输出与雾化粒子相反极性的静电。采取这种方式有部分荷电气雾会在到达所需处理的组织之前沉降在身体其它部位。所以消毒灭菌效率比前一种荷电方式稍微差一些。

作为本发明一实施例，人体保持与大地连接（光脚或用导线接地），即让人体处于零电位，而让雾化粒子带上某一极性的电荷，而另一极性的电极接地。一旦荷电粒子接近人体体表，立即就会放电沉降。所以这种方法不适合于鼻咽腔，呼吸道等深部组织的消毒灭菌处理。

当所述待消毒物体为非人体的物体，例如对于器具、食物或其它导电物的消毒灭菌处理，通常需要采用导线将具有第一极性的高压电极与导电物体或盛放食物的容器导通，并保持所述待消毒物体与大地或其它导电体绝缘。

即所述将待消毒物体带有第一极性的静电的步骤包括：保持所述待消毒物体与大地或其他导电体绝缘，使得人体直接或间接与具有第一极性的高压电极接触。

步骤S104：将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面；

具体实现时，本发明可采用吹送、喷射或吸入的方式实现将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面，例如通过人的鼻腔吸入带有静电的雾化粒子，或通过压力喷雾器将带有静电的雾化粒子喷射到待消毒物体的预定表面。

步骤S105：计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间；

具体实现时，需要计算预估出所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面需要的时间，以更准确地控制切换待消毒物体所带静电的极性，提高消毒灭菌的效果。

请参阅图2，所述步骤S105具体包括：

步骤11：计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面所需通过的距离；

具体实现时，首先需要估算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面所需通过的距离（即雾化气流总行程s），若待消毒物体为非人体的物体，即人眼可见的食物、器具等，除非特殊的复杂管件内部的处理，一般情况下此时所述雾化气流总行程容易计算或控制，或必要采用上述沉降时间的计算。

若待消毒物体为人体且为人体内部组织，雾化气流总行程s计算相对复杂，例如用于呼吸道灭菌处理，应先估算使用者呼吸道各部位（包括口腔或鼻腔、咽喉、气管、支气管、终末细支气管、呼吸细支气管、肺泡管）通道的长度及呼吸道总长度。一个简单的估算方法是根据解剖学文献，找出性别，年龄，身高与上述部位长度的关系。比如身高170cm的成年男性，其气管平均长度（从上端环状软骨算起，到下端连接左右支气管为止）10.5cm，直径2.0cm。右支气管长2.0-3.0cm，左支气管长4.0-5.0cm。成年女性的气管和支气管尺寸略小，儿童的气管短而细。然后根据使用者的性别，年龄和身高，估算出各呼吸道部位长度。

步骤12：测量雾化粒子气流的初始速度，根据所述初始速度计算雾化粒子气流的流量；

具体实现时，若待消毒物体为人体呼吸道，即用于呼吸道灭菌处理，雾化粒子气流与使用者肺泡负压和呼吸道阻力相关。即使是同一人，每次吸入气雾的初始速度都可能不一致，所以需要采用专门设置的流速探头，以监测喷嘴处雾化气流的初始速度，用以计算雾化粒子达到作用部位的时间。

根据测出的雾化气流初始速度v0以及喷嘴或雾化气流出口处的孔径D，按下式计算雾化气流流量l：l = πD²V₀/4

（1）步骤13：估算雾化粒子气流在到达待消毒物体的预定表面过程的阻力；

具体实现时，若待消毒物体为人体呼吸道，先估算雾化粒子气流流动的压差p：空气能够进入肺泡的动力来自肺泡压力pt与外界气压之差。平静吸气时，压差约为1-2mmHg。深呼吸时，压差可增大到5-20mmHg甚至更高。超声气雾主要靠自身呼吸驱动。因此，驱动压差是大气压pc和肺泡压力之差为：p = p_c- p_t

（2）再要估算呼吸道通气阻力F：呼吸道通气阻力包括两个方面：弹性阻力Ft和非弹性阻力Fe。前者来自肺组织和胸廓壁的回缩，后者来自呼吸道气流摩擦阻力。

步骤14：根据所述雾化粒子气流的流量、阻力及距离建立函数模型，通过所述函数模型计算得到所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间。

具体实现时，若待消毒物体为人体呼吸道，

将雾化粒子气流作为粘滞流体看待，从其喷出到预定沉降部位所通过的途径简化为一根长为H，直径为h的管道。雾化气流从喷出开始计算，到达管道中某一指定部位所需时间t是雾化气流总行程s，气流流量l，气流流经管道的两端压差p，呼吸道阻力F，气流粘滞系数η和模拟管道几何尺寸H和h的函数模型：t = f(s,  l，p，F，η，H，h)

（3）大多数气雾的吸入都呈现湍流状态，可通过实验测试，在考虑呼吸阻力F的基础上，建立经验公式，计算出雾化气流到达预定沉积部位所需的时间t。也可通过引入Fe的影响，修改公式（3），使之近似符合湍流气流运动的条件。

步骤S106：根据所述时间判断所述雾化粒子是否到达所述待消毒物体的预定表面，若是，则进行步骤S107；若否，则不做动作。

具体实现时，所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面后，此时，所述雾化粒子与待消毒物体均带有相同极性的静电，由于同性电荷的排斥力，所述雾化粒子十分稳定，难以聚集或沉降放电。

步骤S107：改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。

具体实现时，当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面的过程经历预定时间（即步骤S105中计算得到的所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间），即判断所述雾化粒子已到达所述待消毒物体的预定表面；此时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。这样，由于异性电荷的吸引力作用，所述雾化粒子立即在细菌、病原性微生物蛰伏的待消毒物体的预定表面的快速聚集沉降并失去所带电荷。通过大量实验证实：荷电气雾聚集沉降在带异种电荷的导电物体（如皮肤，金属板，牛奶，水果）表面的液体量，比同样浓度不带电气雾的聚集沉降量平均高出2-3个数量级。从理论上讲，本发明是采用电场力做功来克服气雾粒子之间的表面能，使得它们得以融合聚集并沉降在带异种电荷物体的表面，只要该物体持续带电，荷电气雾粒子就会源源不断在其表面聚集沉降，例如：由于同性相斥，这些荷电粒子不能聚集成大的液滴，不仅能保持很高的稳定性而且不会在不需要沉降的地方聚集沉降，所以能顺利进入任何身体部位，如耳孔，口腔，鼻咽腔，呼吸道，肺部或者任何需要消毒灭菌处理的缝隙，孔洞或复杂的管道之中，直到人体或者带电物体带上相反极性的静电时，才在电场力作用下在其表面放电沉降。

所述气雾粒子在带异种电荷组织或物体表面快速聚集沉降并失去所带电荷的过程中，会产生多种抑制和灭杀病菌微生物的机制：

（1）脉冲电击

如果荷电气雾粒子与带电物体之间的静电电位足够高（如不低于1000V），则气雾粒子在电场力的作用下，快速飞向带电物体表面，在接近但尚未接触物体表面之前，二者之间就会出现放电现象。失去电荷的气雾粒子在运动惯性的作用下，撞击到物体表面，克服表面能障碍而顺利沉降。大量气雾粒子持续不断飞向带电物体表面，形成无数前赴后继的微型闪电，对蛰伏在物体表面的病原性微生物（主要是细菌）会产生持续的电脉冲打击。这与近年来食品工业中采用的高压电脉冲灭菌原理类似。气雾粒子的放电能对病原性微生物形成损害，包括细胞膜的永久性穿孔。

（2）等离子体

大量荷电气雾粒子与带电物体之间的微型闪电，使得物体表面上方区域产生大量微型等离子体。等离子体由大量自由电子和离子组成，含有多种能够灭菌消毒的化学活性粒子，主要包括活性氧粒子 (ROS) 和活性氮粒子 (RNS)。ROS包括O2-、OH、O3（臭氧）和H2O2等，RNS包括NO、NO2、ONOO- 等。这些活性粒子与生物体的相互作用多在水环境下进行。在等离子体灭菌过程中，ROS起了非常重要的作用，当环境气体中添加微量的O2时，其灭菌效果会大大提高。本发明中，大量微型等离子体产生的化学活性粒子随着气雾粒子的聚集和沉降而进入组织火物体表面的液膜中，形成等离子活化水，对附着在组织或物体表面的病原性微生物进行杀灭和抑制。

（3）臭氧水溶液

带电组织或物体表面上方生成的大量微型等离子体中含有许多高能电子，它们与空气中的氧分子碰撞可促成氧离子的生成，其与氧分子的结合可形成臭氧分子。臭氧分子易溶于水，因此在组织获物体表面沉降的水或盐水液膜中就融有一定比例的臭氧。荷电气雾粒子与组织或物体之间的静电电位越高，气雾粒子的密度越大，表面液膜中的臭氧浓度就越高。

臭氧具有极强的氧化能力，其氧化还原电位仅次于 F2。臭氧的强氧化性能够破坏细菌的细胞壁和核糖核酸，分解其DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，并随水或生理盐水渗透进细胞膜组织使之发生通透性畸变，导致细胞溶解死亡，并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种等溶解变性，达到杀灭细菌的目的。臭氧的强氧化能力同样能够杀灭和抑制病毒的繁殖。当表面液膜中臭氧浓度达到1mg/L以上时，便能杀灭芽孢、病毒、真菌等有害微生物。臭氧能杀灭氯所不能杀灭的病毒和胞囊，而且速度比氯快上千倍。液膜中臭氧浓度在0.3mg/L以上，便能在1分钟内杀灭表面上全部的细菌繁殖体，有效抑制其繁殖。

（4）盐水电解

如果采用盐水而不是洁净水进行雾化后荷电，放电产生的微型等离子体一方面能够活化盐水, 另一方面会产生盐水的微电解作用。微电解产生氯气，氯离子，次氯酸离子和氧化性极强的NaClO离子。这些活性物质溶入表面液膜中后，加强了杀菌消毒的效果。有研究表明 ，当等离子体放电时间达到120 s时产生的活化生理盐水，可使大肠杆菌的存活效率降至0.001%。活化后的生理盐水中寿命相对稳定存在的H2O2和O3等氧化性粒子, 仍然是主要的杀菌物质。

（5）盐水渗透压

如果雾化采用的盐水浓度高于病原性微生物细胞液的浓度，由于渗透压的差异，组织或物体表面的盐水液膜就会使微生物因细胞脱水而亡。

（6）增加湿度

研究发现，在环境温度不变的情况下，当空气湿度达50%以上时，感冒病毒即会迅速死亡。所以冬天的干燥条件恰好为病毒提供了舒适的环境。本发明技术能够让大量水雾粒子聚集沉降在鼻咽腔粘膜表面，增加了鼻咽腔的湿度，有效抑制了导致感冒的鼻病毒的繁殖。此外，伤口表面湿度的增加也有利于愈合。

（7）机械冲洗作用

组织或带电物体表面的病原性微生物和有毒物质，能够被在其表面聚集沉降的大量液体稀释或随水流带走。

另，请参阅图3，本发明还提供一种静电气雾消毒灭菌系统，其包括：雾化模块10，用于将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；起电模块20，用于将所述雾化粒子及待消毒物体带上第一极性的静电；输送模块30，用于将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面；极性切换模块40，用于在所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反。

其中，所述雾化模块10为超声雾化器。

所述静电气雾消毒灭菌系统还包括计算模块50，用于计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间；以及判断模块60，用于根据所述时间判断所述雾化粒子是否到达所述待消毒物体的预定表面。

所述第一静电极性和第二静电极性的之间的静电电压不低于300伏特。

另，本发明还提供一种静电气雾消毒灭菌设备，所述设备包括上述的静电气雾消毒灭菌系统。

相比于现有技术，本发明静电气雾消毒灭菌方法、系统及设备通过先将液态水雾化后的雾化粒子与待消毒物体带有相同极性的静电，在当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，使得所述待消毒物体带有相反极性的静电，由于异性电荷的吸引力作用，雾化粒子在所述物体的表面迅速沉降并失去所带电荷，在该过程中产生的等离子体，臭氧，氯离子，盐离子，金属离子和脉冲放电的多重作用下，从而使得待消毒物体上的病原性微生物的繁殖被有效抑制或杀灭，实现对物体表面的消毒灭菌，大大提升了消毒灭菌的效果。

而且，本发明通过计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间，根据所述时间控制切换所述待消毒物体的静电极性，提高了雾化粒子在预定表面聚集沉降的速度及效率，进一步提升消毒灭菌的效果，不仅安全可靠，而且操作简单，成本低廉。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种静电气雾消毒灭菌方法，其特征过程在于，将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；将所述雾化粒子带上第一极性的静电；将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面，所述待消毒物体带有第一极性的静电；当所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反；

所述将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子的步骤具体包括：将所述液态水在压力下通过与高压电极连接的金属喷嘴喷射成带有静电的雾化粒子，所述高压电极具有第一极性；所述方法还包括：计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间，根据所述时间判断所述雾化粒子是否到达所述待消毒物体的预定表面；

所述第一极性和第二极性之间的静电电压不低于300伏特。

2.根据权利要求1所述的静电气雾消毒灭菌方法，其特征在于，对所述液态水进行预先灭菌处理。

3.根据权利要求1所述的静电气雾消毒灭菌方法，其特征在于，所述计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间的步骤具体包括：

计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面所需通过的距离；

测量雾化粒子气流的初始速度，根据所述初始速度计算雾化粒子气流的流量；

估算雾化粒子气流在到达待消毒物体的预定表面过程的阻力；

根据所述雾化粒子气流的流量、阻力及距离建立函数模型，通过所述函数模型计算得到所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间。

4.一种静电气雾消毒灭菌系统，其特征在于，所述系统包括：

雾化模块，用于将不含任何药物的液态水雾化得到液态水的雾化粒子；

起电模块，用于将所述雾化粒子及待消毒物体带上第一极性的静电；

输送模块，用于将带有静电的雾化粒子输送至待消毒物体的预定表面；

极性切换模块，用于在所述雾化粒子到达所述待消毒物体的预定表面时，改变所述待消毒物体的静电极性，使得所述待消毒物体带有第二极性的静电，其中，所述第二极性与第一极性的极性相反；

所述静电气雾消毒灭菌系统还包括：

计算模块，用于计算所述雾化粒子到达待消毒物体的预定表面的时间；

以及判断模块，用于根据所述时间判断所述雾化粒子是否到达所述待消毒物体的预定表面；

所述第一极性和第二极性之间的静电电压不低于300伏特。

5.一种静电气雾消毒灭菌设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求4所述的静电气雾消毒灭菌系统。

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