CN110092446A - 制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统及其方法，所述方法包括水溶液存储装置、冷等离子体发生器、反应池、开关装置和泵体；本公开还涉及一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的方法，水溶液与冷等离子体在反应池中进行反应生成等离子体活化水，通过泵体引入对腔体中相应部位进行灭菌处理。

Description

制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统及其方法

技术领域

本发明涉及大气压冷等离子体杀菌消毒技术，特别涉及一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统及其方法。

背景技术

大气压冷等离子体直接用于灭菌已广泛报道，但在一些特殊的应用场合难以应用。一个重要的场合是对密闭的腔体内部进行灭菌处理，因为腔体本身只能打开一个小孔，且内部结构比较复杂，等离子体难以直接作用到待灭菌的部位。且因为等离子体一般通过高压放电产生，直接深入到腔体内部还有可能存在安全风险。

研究发现，大气压冷等离子体处理的水溶液也具有灭菌能力，这种水溶液称为等离子体活化水。采用等离子体活化水对腔体内部进行灌洗，其灭菌范围可以包含整个腔体内部空间。因此，如何制备适合应用的等离子体活化水成为本申请的研究课题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统，采用物理方法，无需使用药物，即可进行清洗灭菌处理。

一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统，包括：水溶液存储装置、冷等离子体发生器、反应池、开关装置和泵体；其中，水溶液存储装置与反应池相通，可向反应池中注入用于清洗的水溶液；冷等离子体发生器与反应池相通，用于制备冷等离子体并与反应池中的水溶液反应生成等离子体活化水；开关装置用于系统外部电源闭合或断开；泵体与反应池相连，用于将水溶液引入对应部位完成清洗工作；

所述水溶液存储装置包括水溶液存储罐和水阀；

所述冷等离子体发生器包括气体循环腔、气泵、温度控制模块、信号采集及控制装置、温度传感器、干燥剂、冷等离子体发生模块和高压电源；所述气体循环腔通过管道依次与气泵、温度控制模块、干燥剂和冷等离子体发生模块相连，最后通入反应池；所述高压电源与冷等离子体发生模块相连；所述信号采集及控制装置、温度传感器与温度控制模块依次相连；

所述温度控制模块与信号采集及控制装置和温度传感器相连；所述温度控制模块包括芯片温度控制器，用于对气体进行温度调节；

所述冷等离子体发生模块包括若干介质阻挡放电组件和电晕放电组件；

所述水溶液为生理盐水、去离子水和稀释双氧水中任意一种，且温度控制在27℃-38℃之间；

所述干燥剂为无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸铜和无水高氯酸镁中任意一种；

所述系统还包括pH值检测控制装置和反馈控制系统，通过对反应池中水溶液pH值的检测进而控制所述冷等离子体发生模块的工作状态；

所述系统还包括故障断电保护模块、数显模块、水位传感器和控制模块；所述故障断电保护模块用于保护系统因故障发生损坏，所述数显模块用于观察参数信息，所述水位传感器通过控制模块与所述水阀相连，用于监测反应池的水位变化；

一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的方法，包括：

将水溶液由水溶液存储装置注入到反应池中；

外部空气由冷等离子体发生器进行温度调节、干燥处理后生成冷等离子体，注入反应池与水溶液反应生成等离子体活化水。

本发明的有益效果为：

1.系统制备等离子体活化水方便快捷；

2.等离子体活化水具有更强的灭菌能力；

3.系统使用成本低。

附图说明

图1是本发明一实施例的装置结构示意图；

图2是本发明另一实施例的装置结构示意图；

图3是本发明另一实施例的装置结构示意图；

图4是本发明另一实施例的装置结构示意图；

图5是本发明实施例等离子体活化水对金黄色葡萄球菌杀灭效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统，包括开关装置、水溶液存储罐、水阀、水溶液反应池、气体循环腔、气泵、温度控制模块、温度传感器、信号采集及控制模块、干燥剂、冷等离子体发生模块和蠕动泵。

整个系统外部接有工作电源，可提供220V的额定工作电压，且系统与外部工作电源之间设置有开关装置，当需要系统进入工作状态时，开关装置可闭合；当系统退出工作状态时，开关装置可断开。

水溶液存储罐的顶部设有注水孔，用于向罐内注入水溶液，注水孔不完全密封，以保证水溶液存储罐内外气压平衡。水溶液存储罐的底部设有出水口，通过管道可以将灌内水溶液注入到水溶液反应池中，在管道的连接中段，装有水阀，用于控制水溶液存储罐中的水溶液向下流动。

气体循环腔顶部设置有进气阀，当气体循环腔内气压减小，外部空气可由进气阀进入腔内；气体循环腔的侧壁下端设置有泄气阀，当气体循环腔内气压增大，腔内气体可由泄气阀排出腔外，进气阀和泄气阀可通过气体循环腔内外的气压差自动开启或闭合，以保持气体循环腔内外气压的平衡。气体循环腔上部通过管道与气泵连接，底部通过管道与水溶液反应池连接。气泵进气端与气体循环腔相连，出气端通过管道与温度控制模块连接。温度控制模块下端通过管道与干燥剂连接，侧端通过信号采集及控制装置与温度传感器相连，温度传感器的输入端伸入水溶液反应池液面以下，距离液面深度1/2处。干燥剂通过管道与冷等离子体发生模块连接，冷等离子体发生模块一侧与高压电源相连，下方则通过管道将气体通入水溶液反应池内部，管道伸入液面下方，距液面深度1/2处左右。蠕动泵的进水端通过管道与水溶液反应池连接，蠕动泵的出水端通过管道通入相应待灭菌部位。

本实施例中，水溶液为生理盐水、去离子水和稀释双氧水中任意一种。

本实施例中，干燥剂优选为中性干燥剂，为无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸铜和无水高氯酸镁中任意一种。

本实施例中，高压电源为脉冲、正弦或直流高压电源中的任意一种。

本系统的工作原理为：闭合开关装置，使系统与外部电源接通，水溶液存储罐中所存储的医用水溶液，通过水阀和管道被注入到水溶液反应池；空气通过进气阀，由气泵抽进气体循环腔，并依次经过温度控制模块、干燥剂、冷等离子体发生模块，在冷等离子体发生模块中产生冷等离子体。冷等离子体中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白质和核酸物质发生氧化反应而变性，使各类微生物死亡。需要说明的是，本实施例中的冷等离子体发生模块以沿面放电形式产生冷等离子体，为保证产生冷等离子体的效率更高，冷等离子体发生模块可由一组或多组介质阻挡放电、电晕放电等组件并联而成，其中，介质阻挡放电组件不局限于外部形状。冷等离子体通入水溶液反应池与水溶液进行反应，可有效地将放电产生的O和OH等短寿命活性粒子转化成较稳定存在于水溶液中的O₃和H₂O₂并储存起来，形成等离子体活化水，等离子体活化水可使细菌的细胞脂质过氧化，细胞内蛋白质无法表达，进而使细菌的存活效率急剧降低。水溶液反应池与气体循环腔相通，多余的冷等离子体进入气体循环腔后以待备用。水溶液反应池由液体管道与蠕动泵连接，等离子体活化水通过蠕动泵注入到相应部位中，经过长时间灌洗，以达到灭菌、消毒的效果。被使用过的等离子体活化水由液体导管导出腔体外排放，同时，新的水溶液又被导入水溶液反应池；本实施例中，温度传感器的控制范围设定为27℃-38℃，当与冷等离子体反应后的水溶液温度过高或过低时，温度传感器将信号传递给信号采集及控制装置，进而反馈到温度控制模块。需要说明的是，温度控制模块由芯片温度控制器构成，反馈温度过高时，通过芯片控制，使温度控制器在制冷模式下工作；反馈温度过低时，通过芯片控制，使温度控制器在制热模式下工作，进而使得通入水溶液的冷等离子体温度降低或升高，从而保证注入相应部位的处理水溶液温度在27℃-38℃之间，避免引起不适。

实施例2：

与实施例1相比，本实施例在水溶液反应池中安装了pH值检测装置，如图2所示。通过对水溶液PH值的检测结果，通过反馈控制系统分别控制与之相连的蠕动泵和冷等离子体发生模块的工作状态。当水溶液反应池中的水溶液pH值处于3-6之间时，灭菌能力最强，蠕动泵工作，冷等离子体发生模块放电减弱，减少冷等离子体的产生数量；当水溶液反应池中的水溶液pH值＞6时，灭菌能力最弱，蠕动泵停止工作，冷等离子体发生模块放电增强，产生的冷等离子体数量增多。

实施例3：

与实施例2相比，本实施例增加了水位传感器和控制模块，如图3所示。水位传感器安装在水溶液反应池中，通过控制模块与水阀相连，用于监测反应池中水位变化。当水溶液反应池中液面降低超过阈值时，水位传感器将信号反馈给控制模块，控制模块可控制水阀打开，水溶液注入到水溶液反应池中。

实施例4：

与实施例3相比，本实施例增加了故障断电保护模块和数显模块，如图4所示。当发生任意故障时，故障断电保护模块可使系统断电，水阀关闭，从而系统停止工作。另外，数显模块可用于实时观察水量、温度、各阀门开/闭状态、电压、故障等参数信息，使得系统的工作效率更高。

实施例5：

如图5所示，本实施例灭菌实验选用金黄色葡萄球菌，等离子体活化水作为实验组，110mM H₂O₂溶液、医用过氧化氢溶液、浓度0.2％洗必泰、等离子体活化110mMH₂O₂溶液分别作为对照组。通过实验结果可以看出，等离子体活化水对金黄色葡萄球菌的杀灭效果最好。

本发明实施例可应用于但并不局限于人体或动物的腔体内部，进行杀菌消毒，但不损伤腔体，特别是对腔体内膜无损伤。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。同时，对于本领域的一般技术人员，在不脱离本发明范围和精神的情况下，依据本发明的思想，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的系统，包括：水溶液存储装置、冷等离子体发生器、反应池、开关装置和泵体；其中，水溶液存储装置与反应池相通，可向反应池中注入用于清洗的水溶液；冷等离子体发生器与反应池相通，用于制备冷等离子体并与反应池中的水溶液反应生成等离子体活化水；开关装置用于系统外部电源闭合或断开；泵体与反应池相连，用于将等离子体活化水引入对应部位完成灭菌清洗工作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述水溶液存储装置包括水溶液存储罐和水阀。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷等离子体发生器包括气体循环腔、气泵、温度控制模块、信号采集及控制装置、温度传感器、干燥剂、冷等离子体发生模块和高压电源；所述气体循环腔通过管道依次与气泵、温度控制模块、干燥剂和冷等离子体发生模块相连，最后通入反应池；所述高压电源与冷等离子体发生模块相连；所述信号采集及控制装置、温度传感器与温度控制模块依次相连。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度控制模块与信号采集及控制装置和温度传感器相连；所述温度控制模块包括芯片温度控制器，用于对气体进行温度调节。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述冷等离子体发生模块包括若干介质阻挡放电组件或电晕放电组件。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水溶液为生理盐水、去离子水和稀释双氧水中任意一种，且温度控制在27℃-38℃之间。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述干燥剂为无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸铜和无水高氯酸镁中任意一种。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括pH值检测装置和反馈控制系统，通过对反应池中水溶液pH值的检测进而控制所述冷等离子体发生模块的工作状态。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括故障断电保护模块、数显模块、水位传感器和控制模块；所述故障断电保护模块用于保护系统因故障发生损坏，所述数显模块用于观察参数信息，所述水位传感器通过控制模块与所述水阀相连，用于监测反应池的水位变化。

10.一种制备用于腔体内灭菌的等离子体活化水的方法，包括：将水溶液由水溶液存储装置注入到反应池中；

外部空气由冷等离子体发生器进行温度调节、干燥处理后生成冷等离子体，注入反应池与水溶液反应生成等离子体活化水。