CN111544623B - 一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法及其对应的消毒灭菌设备 - Google Patents

Abstract

本专利公开一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，包括以下步骤：(1)在进出口压差可调的消毒灭菌舱内，励激起常压等离子体；(2)待常压等离子体稳定后，调整消毒灭菌舱的进出口压差，从而实现对舱内的等离子体密度的调节；(3)将载有待消毒灭菌的微生物载体连续送入消毒灭菌舱，进行消毒或灭菌；(4)将载体连续送出消毒灭菌舱，即完成消毒或灭菌。本方法具有可在大气压下连续工作，可对封闭、半开放或开放空间进行消毒或灭菌，无残留，对各类介质均可实现消毒等优点。本发明同时公开一种使用所述的可调连续流等离子体消毒灭菌方法的消毒灭菌设备。

Description

一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法及其对应的消毒灭菌 设备

技术领域

本发明涉及消毒灭菌领域。此外，本发明还涉及上述消毒灭菌领域的设备与器件。

背景技术

细菌、真菌与病毒等各类微生物，是自然环境的重要组成部分之一，大量自然环境中的物质转化、降解与合成，都依赖于这些微生物。经过基因修饰的特定微生物，如移植了青霉素合成基因的大肠杆菌，可以定向的将发酵液中的碳源、氮源与硫源转化为青霉素这种特定结构的小分子。然而，对于人类而言，微生物的影响有些情况下是有害的，甚至是致命而难以解决的。诸如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐多药肺炎链球菌（MDRSP）等超级细菌，不动杆菌属、假单胞菌属和各种肠杆菌科的常见细菌，SARS-CoV-2、埃博拉（Ebola）病毒等危害性极强的病毒，耳念珠菌（Candida Auris）等抗药性强致死性高的真菌等等，这类微生物引起的生物安全问题已经构成了对人类健康最大的威胁。在体内环境中，这些细菌、病毒与真菌难以通过常规的抗生素或抗病毒药起到抑制生长的作用；在体外环境中，这些微生物的传染性极强，传统的消毒手段对这些微生物的灭活能力有限。这也引起了大量的公共安全事件，使人类社会的经济运行、社会组织等各个方面受到了巨大的影响。不仅如此，各种微生物自身还存在着变异与拮抗能力的遗传，使已有的抗生素与消毒技术效力下降乃至于不再起效，这一点决定了人类与这些致病微生物间的战争，一定是一场长期的拉锯战，总是需要更大范围，更广谱、更强力的消毒技术，去应对这些微生物的进犯。

正因如此，消毒技术，也就是通过化学或物理的方法杀灭或消除传播媒介上的病原微生物，并使之达到无传播感染水平的处理，其技术水平的提高，往往需要通过基础研究领域的技术突破，并在微生物研究领域得到转化。传统的消毒技术包括机械消毒，热力消毒，辐射消毒与化学消毒等方法。其中的机械消毒，即通过流水冲洗、无菌气流层流冲刷等方式，实现环境的消毒；热力消毒，则是通过火烧、煮沸、流动蒸汽或高压蒸汽、干热等不同的加热手段，对所消毒的物件进行热处理，从而杀灭细菌，其温度水平一般在100-200℃，时间从数分钟到数小时不等，随消毒对象的改变而不同；辐射消毒，主要是通过电离辐射与非电离辐射两类进行辐照而实现消毒，其中，非电离辐射包括紫外、红外与微波，而电离辐射包括阴极射线、Co-60辐射源辐照等方式；化学消毒，主要是通过不同的消毒剂，包括苯酚、乙醇、环氧乙烷、漂白粉、二氧化氯、二氯异氰尿酸钠、过氧乙酸、过氧化氢、戊二醛、季铵盐类等，通过将这些消毒剂在环境中进行喷洒、雾化与擦洗，实现对环境的消毒。

总的来说，上述不同的消毒技术，各有其合适的场景与环境，其消毒水平随着环境中微生物的杀灭率不同，也有着不同的定位。如能够实现一切微生物的杀灭或去除，此时的消毒水平可以被称之为灭菌。

上述的技术中，如环氧乙烷消毒、高压蒸汽消毒、干热消毒、电离辐射消毒等方法，都可以达到灭菌水平。灭菌是一个绝对概念，意为完全杀灭所处理的微生物，经过灭菌处理的物品可直接进入人体的无菌组织而不会发生感染。因此，灭菌可以被认为是最彻底的消毒。然而事实上要达到这样的程度是困难的，因此国际上通用方法规定，灭菌过程必须使物品污染的微生物的存活概率减少到10-6(灭菌保证水平)，换句话说，要将目标微生物杀灭率达到99.9999%，才能够实现灭菌的技术要求。达到灭菌水平的消毒技术，也可以被认为是最有效的消毒技术。

然而，能够实现灭菌的技术，往往也存在着应用上的限制。最基础的灭菌是通过高压蒸汽灭菌，在温度高达120摄氏度的蒸汽中，处理30min或者更长的时间。纵览各种不同的消毒技术，可以看出，一项消毒技术如能达到灭菌的消毒水平，往往要付出其他的成本，如无法大范围实行，或对人体可能产生巨大的伤害；反之，如过于温和，又无法达到灭菌的消毒水平。也因此，不难推想，理想的消毒技术应具有下述特点：

消毒强度尽可能的高，其微生物杀灭率可达到99.9999%，即灭菌水平；消毒速度尽可能快，所消耗的时间尽可能短，且无需后处理，如有残留物亦应当是无害的残留物；消毒过程能够实现对大面积环境的消毒，尤其是对气溶胶环境，且不损伤环境中的器械与物品；消毒过程的耗材成本尽可能低，且不引入或少引入人力。

上述特点正是已有的消毒技术所无法同时具备的，反之，一项从基础研究中转化的新技术要引入消毒灭菌领域，就应当尽可能的靠近这些指标和特点。目前而言，最接近于理想的消毒技术，应当属于等离子体消毒技术。

目前，主流的等离子体消毒技术，还是使用真空或负压的等离子体进行消毒。这也就直接决定了，这类等离子体均属于真空负压等离子体，且一般都属于低温等离子体。一般的低温等离子体，其原子温度较低，在10²K-10³K左右，电子温度一般均为10⁴K，且电离程度低，一般＜1%。这决定了冷等离子体中只有很少一部分粒子离化，且形成的等离子体亦属于低能态的激发态。因此，往往需要其他的助剂，使等离子体中的活性组分具有较高的活性，例如，使用过氧化氢注入的方式，通过等离子体辅助过氧化氢离化，从而获得高浓度的氧自由基，并实现对封闭腔室内的消毒。在负压下密封一段时间进行消毒，当消毒完成后，再充入常压的洁净气体，使腔体恢复到常压，即完成消毒。这类的冷等离子体辅助过氧化氢离化消毒的技术，一般腔内压力在数Pa到数十Pa，工作温度约为35-45℃，对一般的器械和高分子材料都能达到无损的灭菌，其灭菌周期一般在30-60分钟，效率要远高于其他方式。

低温等离子体消毒技术目前已经具有许多成熟的案例。如美国强生公司于1997年获得FDA批准上市的过氧化氢等离子体灭菌器Starrad 100S，从2004年开始就已经进入中国市场，并获得了广泛的接受。然而，这并不代表低温等离子体消毒技术就已经达到了消毒技术的顶峰，目前为止，等离子体消毒技术还存在着一些困境。最直接的一个问题，就是这类等离子体均是负压或真空等离子体，无法进行大范围消毒灭菌。即使在腔内，等离子体环境由于没有压差，因此流动受阻，难以形成大规模均匀的等离子体氛围。一旦腔体尺寸增大，对应的真空度要求就变得更高，更难以达到。

可以直白的说，等离子体消毒技术进入大规模应用的最大阻碍，正是真空度的要求导致的，因此大量的研究着手于实现常压环境下等离子体的形成，也即等离子体炬的形成。在常压下形成稳定的等离子体并不容易，这是因为常压下的粒子平均自由程往往较低，粒子间通过碰撞，能量会快速的传递出去，除非起始的非平衡态程度高，不然很难形成稳定的等离子体。常压等离子体，尤其是表面耦合等离子体，其具有更高馈能效率，更宽的电子温度与离子温度的可调温度范围，更高的能量密度。这类常压等离子体被研究出来，使高温常压等离子体技术在消毒技术领域的应用得到了可能。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种性能优越的可调连续流等离子体消毒灭菌方法，以及对应的消毒灭菌设备。

一方面，本发明提供了一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，包括：

在进出口压差可调的消毒灭菌舱内，励激起常压等离子体。待常压等离子体稳定后，视对应消毒或灭菌的工艺要求调整消毒灭菌舱的进出口压差，从而实现对舱内的等离子体密度的调节。随后，将载有待消毒灭菌的微生物载体连续送入消毒灭菌舱，进行消毒灭菌。完成处理后，载体即送出消毒灭菌舱，按照不同水平的微生物杀灭率的要求实现对载体的消毒或灭菌。

进一步地，所述的常压等离子体包括电容耦合等离子体，电感耦合等离子体，高压直流电弧，高压交流电弧，微波等离子体，表面耦合诱导等离子体。

进一步地，所述的常压等离子体其等离子体密度为1.0×10³个/cm³ ~1.0×10³⁰个/cm³。

进一步地，所述的常压等离子体其原子温度为1.0×10⁰K ~ 1.0×10¹²K。

进一步地，所述的常压等离子体其电子温度为1.0×10⁰K ~ 1.0×10¹²K。

进一步地，所述的微生物载体，其担载的微生物包括细菌（及其芽孢）、古菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类、病毒、支原体、衣原体、类病毒、拟病毒、朊病毒。

进一步地，所述的微生物杀灭率的范围为90% ~ 99.9999%。

进一步地，所述在进出口压差可调的消毒灭菌舱内，励激起常压等离子体，具体包括如下步骤：1S1、向常压等离子体单元通入工质气体，待常压等离子体被工质气体饱和后，开始向等离子体功率源供能，直至等离子体成功点火，形成等离子体炬；1S2、在等离子体能够维持稳定的基础上，逐渐调节等离子体源的输入功率，直至等离子体的输入功率达到目标功率。

进一步地，所述步骤1S1中的工质气体，包括氢气，氧气，氮气，人造空气，氦气，氖气，氩气，氪气，氙气，氯气，氟气，溴蒸汽，氟化氢气体，氯化氢气体，碘化氢气体，溴化氢气体，二氧化氮气体，一氧化二氮气体，三氟化氮气体，一氧化碳气体，二氧化碳气体，氨气，六氟化硫气体，四氟化碳气体，硅烷气体，锗烷气体，有机气体中的一种或多种混合物。

进一步地，所述步骤1S1中的等离子体功率源，其功率为0.5W ~ 100kW。

进一步地，所述步骤1S2中的逐渐调节输入功率的方式，包括先调高功率再降低功率至目标功率，或逐渐将功率加至目标功率两种方式。

进一步地，所述在待常压等离子体稳定后，视对应消毒或灭菌的工艺要求调整消毒灭菌舱的进出口压差，从而实现对舱内的等离子体密度的调节，具体包括如下步骤：2S1、在等离子体能够维持稳定的基础上，通过消毒灭菌舱接入的压力调节单元中的出口压力调节模块，调节消毒灭菌舱的出口压力；2S2、在等离子体能够维持稳定的基础上，通过消毒灭菌舱的压力调节单元中的入口压力调节模块，调节消毒灭菌舱的入口压力。

进一步地，所述的消毒灭菌舱的进出口压差为0Pa ~ 120Mpa。

进一步地，所述的消毒灭菌舱的进口压力为0.0000001Pa ~ 120Mpa。

进一步地，所述的消毒灭菌舱的出口压力为0.0000001Pa ~ 120Mpa。

进一步地，所述步骤2S1中的出口压力调节模块，包括漩涡风机，离心风机，轴流风机，负压罗茨风机，文丘里管，空压机，气体减压泵，活塞式压缩机，射流真空泵，螺杆真空泵，液环真空泵，旋片真空泵，爪式真空泵，罗茨真空泵，往复式真空泵，分子泵，扩散泵，离子传输泵，吸附泵，升华泵，低温泵中的一种或多种。

进一步地，所述步骤2S2中入口压力调节模块，包括漩涡风机，离心风机，轴流风机，罗茨风机，文丘里管，气体增压泵，活塞式压缩机，气体钢瓶中的一种或多种。

进一步地，所述将载有待消毒灭菌的微生物载体连续送入消毒灭菌舱，进行消毒灭菌，具体包括如下步骤：3S1、将微生物载体以一定的速度送入消毒灭菌舱，并根据消毒灭菌舱的尺寸与等离子体源的功率，调节微生物载体在消毒灭菌舱内的运动速度与运动形式，以确保微生物载体在消毒舱内能够停留消毒或灭菌需求的工作时间。

进一步地，所述步骤3S1中的微生物载体，包括气流载体，液流载体，多相流载体，带有输送运动机构的固体载体。

进一步地，所述的微生物载体为气流载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为流量0.0001 m³/min ~ 100000 m³/min。

进一步地，所述的微生物载体为液流载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为流量0.0001 m³/min ~ 100000 m³/min。

进一步地，所述的微生物载体为多相流载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为流量0.0001 m³/min ~ 100000 m³/min。

进一步地，所述的微生物载体为带有输送运动机构的固体载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为线速度0.0001m/min ~ 60m/min。

进一步地，所述步骤3S1中的微生物载体在消毒灭菌舱内的运动形式，包括线性运动，螺线运动，涡旋运动，旋转运动，往复运动，随机运动中的一种或多种。

进一步地，所述步骤3S1中的消毒灭菌舱内能够停留消毒或灭菌需求的工作时间，为0.5s ~ 24h。

进一步地，所述完成处理后，载体即送出消毒灭菌舱，按照不同水平的微生物杀灭率的要求实现对载体的消毒或灭菌，具体包括如下步骤：4S1、当微生物载体在消毒灭菌舱内经过消毒或灭菌需求的工作时间后，将微生物载体送出消毒灭菌舱，即完成消毒过程。

另一方面，本发明还提供了一种消毒灭菌设备，包括消毒灭菌舱单元，压力调节单元，常压等离子体单元，微生物载体输送单元，状态测控单元，控温单元。所述消毒灭菌舱单元内含所述常压等离子体单元的点火模块，所述消毒灭菌舱单元进口与出口与所述压力调节单元连通，从而实现对所述消毒灭菌舱的舱内压力调控。所述微生物载体输送单元与所述压力调节单元连通，使微生物载体可在不同压力环境下送入所述消毒灭菌舱，并在完成消毒后送出。所述控温单元与消毒灭菌舱单元、常压等离子体单元、微生物载体输送单元接驳，从而实现对上述各单元的工作温度调节与恒温。所述状态测控单元控制所述消毒灭菌舱单元、所述常压等离子体炬单元、所述微生物载体输送单元与所述压力调节单元的状态，从而对消毒过程进行连续的测量，控制与调节。

进一步地，所述的消毒灭菌舱单元，包括消毒灭菌舱模块与光学测量接口、电学测量接口、温度测量接口。

进一步地，所述的消毒灭菌舱模块，其结构包括矩形舱结构，圆柱形舱结构，球型舱结构，锥形舱结构，椭球型舱结构，抛物面舱结构，双曲面舱结构，螺旋形舱结构，螺壳型舱结构，异型舱结构中的一种或多种组合。

进一步地，所述的压力调节单元，包括出口压力调节模块、入口压力调节模块、压力测量接口、流量测量接口。其中，出口压力调节模块与入口压力调节模块上都安装有压力测量接口与流量测量接口。

进一步地，所述的常压等离子体单元，包括等离子体源功率模块、工质进气模块、点火模块、功率反馈测量接口。其中，等离子源点火模块安置于消毒灭菌舱模块内，工质进气模块安装于点火模块后端，等离子体源功率模块其自身带有功率反馈测量接口，可受状态测控单元监控。

进一步地，所述的控温单元，包括散热模块与换热模块。其中，换热模块接驳与消毒灭菌舱单元、常压等离子体单元和微生物载体输送单元，确保上述单元的工作时产生的热量能够快速传递出去，同时，换热模块又与散热模块接驳，确保热量能够快速与环境或冷媒/热媒接触，从而使温度得到控制。

进一步地，所述的微生物载体输送单元，包括气流输送模块、或液流输送模块、或多相流输送模块、或带有输送运动机构的固体载体模块。

进一步地，所述的状态测控单元，包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块、等离子体源功率反馈测量模块。

与现有技术相比，该消毒灭菌方法可工作于大气压范围，可通过对环境内的气溶胶、多相流等流体进行连续流的处理，从而实现对开放、半封闭与封闭环境内进行杀菌与消毒，使等离子体消毒的空间限制问题直接获得了解决。此外，对于连续的表面杀菌与消毒，也可以通过常压下的固体载体模块，实现连续进出，从而可大批量的对手术器械、植入体等材料进行表面的消毒处理。

本发明还提供了对应的消毒灭菌设备，由于前述的消毒灭菌方法具有上述技术效果，故该消毒灭菌设备也具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供的消毒灭菌设备一种具体实施方式的结构示意图；

其中，图1中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：

设备外壳：1：顶盖；4＆10＆11＆16：结构框架板；19：框架；9：检修口；13：固定组件；

消毒灭菌舱单元：21：消毒灭菌舱模块（矩形舱结构，内含表面耦合诱导等离子源点火模块，工质进气模块，光学测量接口、电学测量接口）；20：温度测量接口；

压力调节单元：14：作为出口压力调节模块的风机（带有压力测量接口与流量测量接口）；15：作为入口压力调节模块的气体钢瓶（带有压力测量接口）；8：流量测量接口；

常压等离子体单元：17：等离子体源功率模块及功率反馈测量接口；6：工质进气模块；

控温单元：5：控温单元；

微生物载体输送单元：7：流体输送模块；

状态测控单元：2＆3：控制面板；18：总控模块；

图2为简易流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供了一种基于可调连续流等离子体的消毒灭菌方法，以及对应的消毒灭菌设备。

本发明所述的基于可调连续流等离子体的消毒灭菌方法，是指通过常压等离子体在工作过程中产生的高能等离子体与等离子体的热量，及其退激发过程中产生的深紫外，极紫外乃至于软X射线辐射，结合等离子体本身与空气中的氧气分子碰撞、或空气中的氧气分子吸收了深紫外，极紫外乃至于软X射线辐射后，产生的一系列高级氧化介质，如臭氧、单线态氧分子、羟基自由基、过氧化物自由基、氧原子等，作为消毒因子，对所接触到的待处理介质进行全面、彻底的消毒或灭菌。结合新一代的常压等离子体技术，特别是表面耦合等离子体技术，能够实现高效的大范围连续消毒或灭菌。

相对于已有的技术而言，本申请发明人首次创新的将常压等离子体结合进出口压差，在非真空环境下将常压等离子体的工作范围进一步扩散，在一定规格和尺寸的舱体内实现了连续的等离子体消毒，可以允许在常压或正压环境下进样，这就保证了消毒过程能够直接敞开在大气环境中连续工作，无需专用的真空腔室。

基于此发明构思，本申请中选用了一系列不同类型的常压等离子体与压差实现形式来维持等离子体的扩散工作。此外，通过舱体内的运动形式调控，可以使微生物载体输送单元在舱体内经过不同的行程，从而控制其在消毒舱内的停留时间，进一步提高其消毒效率，使微生物载体输送单元表面的微生物完全被杀灭，达到高水平消毒或灭菌的消毒等级。

所述的常压等离子体包括电容耦合等离子体，电感耦合等离子体，高压直流电弧，高压交流电弧，微波等离子体，表面耦合诱导等离子体，优选为表面耦合诱导等离子体，高压交流电弧，微波等离子体。以紫外等辐射条件作为消毒因子时，等离子体需要激发到较高的激发态，确保辐射退激发时产生深紫外辐射乃至软X射线辐射，即高效率的等离子体激发方式可确保能量馈入效率高，等离子体的工作参数理想。

所述的常压等离子体其等离子体密度为1.0×10³个/cm³ ~ 1.0×10³⁰个/cm³，优选为1.0×10⁵个/cm³ ~ 1.0×10¹⁵个/cm³；所述的常压等离子体其原子温度为1.0×10⁰K ~1.0×10¹²K，优选为3.5×10¹K ~ 1.0×10⁷K；所述的常压等离子体其电子温度为1.0×10⁰K~ 1.0×10¹²K，优选为3.5×10¹K ~ 1.0×10⁷K。在本申请涉及的等离子体消毒过程中，当消毒时微生物载体为气体、液体或多相流的情况下，其消毒舱室内的停留时间有限，需要快速消毒，且此类载体能够承受高密度的等离子体轰击，故需要尽可能高的等离子体激发态，即需要所述等离子体整体的电离程度高，密度大，对应电子温度与原子温度高，从而确保良好的消毒效果；而当消毒时微生物载体为带有输送运动机构的固体载体的情况下，其等离子体轰击的耐受能力弱，但舱内停留时间长，即需低密度的等离子体长时间作用于，要求等离子体密度低，对应电子温度与原子温度亦较低。故，在等离子体消毒的场景下，随消毒对象不同，适用的等离子体密度、原子温度与电子温度都不同，需要宽泛的调节范围。

所述的微生物载体，其担载的微生物包括细菌（及其芽孢）、古菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类、病毒、支原体、衣原体、类病毒、拟病毒、朊病毒。所述的微生物杀灭率的范围为90% ~ 99.9999%。对于本项申请的消毒方法，由于其消毒因子并非是传统消毒过程中使用的化学因子，而更多是基于紫外辐照、离子辐照进行消毒，其消毒强度足够高，甚至对于大部分的气态有机物都能实现高效的裂解至CH_x碎片。因此，对于常见的各种微生物都能够有效灭除，其典型指示菌如嗜热脂肪杆菌芽孢、枯草杆菌芽孢、白色葡萄球菌等，均具良好的消毒灭菌效果。故认为其消毒对象具广谱性，微生物杀灭率可达高水平消毒及灭菌的消毒水平。

所述步骤1S1中的工质气体，包括氢气，氧气，氮气，人造空气，氦气，氖气，氩气，氪气，氙气，氯气，氟气，溴蒸汽，氟化氢气体，氯化氢气体，碘化氢气体，溴化氢气体，二氧化氮气体，一氧化二氮气体，三氟化氮气体，一氧化碳气体，二氧化碳气体，氨气，六氟化硫气体，四氟化碳气体，硅烷气体，锗烷气体，有机气体中的一种或多种混合物，优选为氢气，氧气，氮气，氩气，氦气，氨气，四氟化碳气体中的一种或多种混合物。所述工质具有宽范围的电离能，其混合物中许可各种准分子的激发模式，故可实现前述要求的等离子体密度。

所述步骤1S1中的等离子体功率源，其功率为0.5W ~ 100kW，优选为1W~ 5kW。选择所述功率范围，可避免消毒过程的能耗过高。

所述步骤1S2中的逐渐调节输入功率的方式，包括先调高功率再降低功率至目标功率，或逐渐将功率加至目标功率两种方式。所述的两种调节方式对于不同的功率源调节而言效果不同，当使用先调高功率再降低功率至目标功率的调节方式时，对于消毒设备的能耗会提高，对消毒设备的零部件也会有一定损伤，但是形成的等离子体稳定性好，易于维持；当使用逐渐将功率加至目标功率的调节方式时，能耗相对较低，且对整机工作寿命能够有所延长，但是等离子体的稳定性差，容易在工作中熄灭。因此，具体调节方式应当根据工作时的具体工况来判断和选择。

所述的消毒灭菌舱的进出口压差为 0Pa ~ 120Mpa，优选为0pa ~ 200000Pa；所述的消毒灭菌舱的进口压力为0.0000001Pa ~ 120Mpa，优选为100000Pa ~ 200000Pa；所述的消毒灭菌舱的出口压力为0.0000001Pa ~ 120Mpa，优选为 0.01Pa ~ 100000Pa；一般环境下的大气压力为100000Pa，也即0.1Mpa。在所述的进口压力与出口压力下，消毒灭菌舱的压差可以控制在大气压范围内，使整个设备的消毒过程可以在常压下开放进行消毒，且等离子体的平均自由程能够进一步延长，使工作范围得到提高，工作时长缩短。

所述的步骤2S1中的出口压力调节模块，包括漩涡风机，离心风机，轴流风机，负压罗茨风机，文丘里管，空压机，气体减压泵，活塞式压缩机，射流真空泵，螺杆真空泵，液环真空泵，旋片真空泵，爪式真空泵，罗茨真空泵，往复式真空泵，分子泵，扩散泵，离子传输泵，吸附泵，升华泵，低温泵中的一种或多种，优选为漩涡风机，负压罗茨风机，文丘里管，活塞式压缩机，射流真空泵，液环真空泵中的一种或多种。选择所述的出口压力调节模块，可以实现前述的出口压力要求，且对工况要求低，耐受性高，适用于本发明涉及的功能要求。

所述步骤2S2中的入口压力调节模块，包括漩涡风机，离心风机，轴流风机，罗茨风机，文丘里管，气体增压泵，活塞式压缩机，气体钢瓶中的一种或多种，优选为漩涡风机，气体增压泵，离心风机中的一种或多种。选择所述的入口压力调节模块，可以实现前述的入口压力要求，且能耗低，效率高，适用于本发明涉及的功能要求。

所述步骤3S1中的微生物载体，包括气流载体，液流载体，多相流载体，带有输送运动机构的固体载体。所述的微生物载体为气流载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为流量0.0001 m³/min ~ 100000 m³/min，优选为0.5 m³/min ~ 20 m³/min；所述的微生物载体为液流载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为流量 0.0001 m³/min ~ 100000 m³/min，优选为0.5 m³/min ~ 10 m³/min；所述的微生物载体为多相流载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为流量0.0001 m³/min ~ 100000 m³/min，优选为0.5 m³/min ~ 20 m³/min；所述的微生物载体为带有输送运动机构的固体载体时，其在消毒灭菌舱内的运动速度为线速度0.0001m/min ~ 60m/min，优选为；0.01m/min ~ 1m/min。所述的微生物载体决定了本申请涉及的工作对象，当工作对象为流体，即气流、液流、多相流时，其适应的流速往往较高，能够快速通过消毒灭菌舱。而工作对象为非流体，即带有输送运动机构的固体载体时，由于机械运动的速度过快会对运动机械部分的负荷较大，容易引起磨损，故选择所述的工作速度。

所述步骤3S1中的微生物载体在消毒灭菌舱内的运动形式，包括线性运动，螺线运动，涡旋运动，旋转运动，往复运动，随机运动中的一种或多种，优选为线性运动，涡旋运动，旋转运动，随机运动中的一种或多种。所述的运动形式可以延长微生物载体在消毒灭菌舱内的行程，并避免过高的管损与弯损，使舱内出现非预期的压降。

所述步骤3S1中的消毒灭菌舱内能够停留消毒或灭菌需求的工作时间，为0.5s ~24h。所述的工作时间即内可达到预期的消毒效力。

另外，在本发明中还涉及到消毒灭菌方法对应的消毒灭菌设备。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图1对本发明作进一步的详细说明。

请参考附图1，图1为本发明所提供的消毒灭菌设备的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种消毒灭菌设备，包括：

设备外壳：顶盖1，结构框架板4＆10＆11＆16，框架19，检修口9，固定组件13；消毒灭菌舱单元：消毒灭菌舱模块（矩形舱结构，内含表面耦合诱导等离子源点火模块，工质进气模块，光学测量接口、电学测量接口）21，温度测量接口20；压力调节单元：作为出口压力调节模块的风机（带有压力测量接口与流量测量接口）14，作为入口压力调节模块的气体钢瓶（带有压力测量接口）15，流量测量接口8；常压等离子体单元：等离子体源功率模块及功率反馈测量接口17，工质进气模块6；控温单元：控温单元5；微生物载体输送单元：流体输送模块7；状态测控单元：控制面板2＆3，总控模块18；

该消毒灭菌设备工作时，待消毒的微生物载体经过微生物载体输送单元中的流体输送模块7向消毒灭菌舱单元中的消毒灭菌舱模块21送去，同时，通过压力调节单元中的出口压力调节模块的风机（带有压力测量接口与流量测量接口）14与入口压力调节模块的气体钢瓶（带有压力测量接口）15对消毒灭菌舱模块21的工作压力进行调节，在消毒灭菌舱模块21中包含有常压等离子体单元的点火模块（未画出），该点火模块的进气通过工质进气模块6进气，其功率输入通过等离子体源功率模块及功率反馈测量接口17进行输入。整套系统的控温通过控温模块5对整机的工作温度进行调节。在工作的过程中，温度测量接口20，消毒灭菌舱模块21上的光学测量接口、电学测量接口，出口压力调节模块的压力测量接口、流量测量接口14，入口压力调节模块的压力测量接口15，流量测量接口8，以及等离子体源功率模块上的功率反馈测量接口17，同时向状态测控单元的总控模块18提供各个量的测量值，经总控模块18按照控制面板2＆3输入的控制要求，进行各个单元控制量的开环或闭环调节。

与现有技术相比，该消毒灭菌设备可工作于大气压范围，可通过对环境内的气溶胶、多相流等流体进行连续流的处理，从而实现对开放、半封闭与封闭环境内进行杀菌与消毒，使等离子体消毒的空间限制问题直接获得了解决。此外，对于连续的表面杀菌与消毒，也可以通过更换常压下的固体载体模块，实现连续进出，从而可大批量的对手术器械、植入体等材料进行表面的消毒处理。满足于本申请涉及的消毒灭菌方法的其他相关设备也具有相应的有益效果，其他相关设备请参考现有技术，本文不再赘述。

下面结合具体的实施例对本发明的方案进一步描述。

实施例1

打开消毒灭菌设备，通过工质进气模块6向消毒灭菌舱模块21中的常压等离子体单元的点火模块通入氩气作为工质气体，直至氩气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源17向等离子体单元供能。起始时，通过控制面板2&3输入1500W作为等离子体点火功率，由总控模块18对等离子体源17的输出功率进行调节。当输入功率完成，等离子体炬形成后，再通过通过控制面板2&3调节至1000W维持等离子体稳定，通过消毒灭菌舱模块21上的光学测量接口、电学测量接口，测量等离子体参数，可判断等离子体密度为5×10¹²个/cm³，原子温度为4.3×10⁵K，电子温度为2.0×10⁴K。

待等离子体稳定后，通过压力调节单元中的出口压力调节模块的涡旋风机（带有压力测量接口与流量测量接口）14向消毒灭菌舱模块21调节出口压力至50000Pa，并通过入口压力调节模块的气体钢瓶（带有压力测量接口）15向消毒灭菌舱模块21调节入口压力至100000Pa。完成后，消毒灭菌舱模块21的进出口压差为50000Pa。使用细菌中的白色葡萄球菌8320作为测试微生物对象，以气流载体作为微生物载体，经流体输送模块7送入消毒灭菌舱模块21中，通过出口压力模块14带有的流量测量接口测定整体的流量，控制气流载体在消毒灭菌舱21内的流量至1 m³/min，并在消毒灭菌舱21内进行直线运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到5s，离开消毒灭菌舱21即完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的白色葡萄球菌8320杀灭率达到了99.95%。

实施例2

使用表面耦合诱导等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为3.7×10¹¹个/cm³，原子温度为4.3×10⁵K，电子温度为2.0×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入氩气作为工质气体，直至氩气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用800W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到500W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用液环真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用漩涡风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开液环真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至2000Pa，再打开漩涡风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.1MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为98000Pa。使用细菌中的白色葡萄球菌8320作为测试微生物对象，以气流载体作为微生物载体。将该气流载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在1 m³/min，气流载体在消毒灭菌舱内进行涡旋运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到20s，离开消毒灭菌舱即完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的白色葡萄球菌8320杀灭率达到了99.9999%。

实施例3

使用电感耦合等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为3.5×10¹²个/cm³，原子温度为5×10⁵K，电子温度为3.2×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入人造空气作为工质气体，直至人造空气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1000W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用液环真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用罗茨风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开液环真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至4000Pa，再打开罗茨风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.1MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为96000Pa。使用A/Califonia/07/2009亚型猪流感冷适应减毒疫苗株作为测试微生物对象，以带有输送运动机构的固体载体作为微生物载体。将该固体载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的线速度控制在1 m/min，固体载体在消毒灭菌舱内进行直线运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到60s，离开消毒灭菌舱即完成消毒。对消毒完成后的固体载体表面进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的A/Califonia/07/2009亚型猪流感冷适应减毒疫苗株灭活率达到了99.9991%。

实施例4

使用微波等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为4×10¹²个/cm3，原子温度为5×10⁵K，电子温度为5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入氮气作为工质气体，直至氮气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1000W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用液环真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用离心风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开液环真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开离心风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.1MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为95000Pa。使用结核分枝杆菌 ATCC25177作为测试微生物对象，以液体载体作为微生物载体。将该液体载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在1.5 m³/min，液体载体在消毒灭菌舱内进行涡旋运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到100s，离开消毒灭菌舱即完成消毒。截取消毒完成后的液流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的结核分枝杆菌 ATCC25177杀灭率达到了99.999%。

实施例5

使用表面耦合诱导等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为3.2×10¹⁵个/cm³，原子温度为3.4×10⁷K，电子温度为3.5×10⁵K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入氦气作为工质气体，直至氦气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用5kW作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到3kW的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用螺杆真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用气体增压泵调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开螺杆真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开气体增压泵，使消毒灭菌舱的入口压力至0.2MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为195000Pa。使用串珠镰刀菌BNCC186247种作为测试微生物对象，以多相流载体作为微生物载体。将该多相流载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在1.5 m³/min，多相流载体在消毒灭菌舱内进行直线，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到1s，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的多相流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的串珠镰刀菌BNCC186247杀灭率达到了99.99%。

实施例6

使用电容耦合等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为7.1×10¹²个/cm³，原子温度为5.6×10⁵K，电子温度为5.5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入二氧化碳作为工质气体，直至二氧化碳饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1200W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用射流真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用空压机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开射流真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开空压机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.3MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为295000Pa。使用猪圆环病毒2型病毒作为测试微生物对象，以气流载体作为微生物载体。将该气流送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在2 m³/min，气流载体在消毒灭菌舱内进行随机运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到10h，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的猪圆环病毒2型病毒，灭活率达到了99.98 %。

实施例7

使用表面耦合诱导等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为7.1×10¹²个/cm³，原子温度为5.6×10⁵K，电子温度为5.5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入二氧化碳作为工质气体，直至二氧化碳饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1200W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用负压罗茨风机调节出口压力，入口压力调节单元使用空压机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开负压罗茨风机调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开空压机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.2MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为195000Pa。使用枯草杆菌黑色变种ATCC9732芽孢作为测试微生物对象，以气流载体作为微生物载体。将该气流送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在0.2 m³/min，气流载体在消毒灭菌舱内进行随机运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到1h，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的枯草杆菌黑色变种ATCC9732芽孢，杀灭率达到了99.9999 %。

实施例8

使用电容耦合等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为7.2×10¹²个/cm³，原子温度为5.5×10⁵K，电子温度为5.3×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入氮气作为工质气体，直至氮气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1200W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用液环真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用活塞式压缩机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开液环真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开活塞式压缩机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.2MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为195000Pa。使用H1N1亚型流感病毒减毒疫苗种作为测试微生物对象，以液相流载体作为微生物载体。将该液相送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在2 m³/min，气流载体在消毒灭菌舱内进行涡旋运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到100s，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的H1N1亚型流感病毒减毒疫苗种，灭活率达到了99.91%。

实施例9

使用电容耦合等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为7.2×10¹²个/cm³，原子温度为5.5×10⁵K，电子温度为5.3×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入氮气作为工质气体，直至氮气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1200W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用液环真空泵、罗茨真空泵与分子泵调节出口压力，入口压力调节单元使用漩涡风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开液环真空泵、罗茨真空泵与分子泵调节消毒灭菌舱的出口压力至0.00001Pa，再打开轴流风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.1MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为99999.99999Pa。使用嗜热脂肪杆菌ATCC7953芽孢作为测试微生物对象，以带有输送运动机构的固体载体作为微生物载体。将该固体载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的线速度控制在1m/min，固体载体在消毒灭菌舱内进行直线运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到40min，即离开消毒灭菌舱完成消毒。对消毒完成后的固体载体表面进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的嗜热脂肪杆菌ATCC7953芽孢，杀灭率达到了99.9999%。

实施例10

使用电容耦合等离子体作为常压等离子体，其等离子体密度为7.1×10¹²个/cm³，原子温度为5.6×10⁵K，电子温度为5.5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入氮气作为工质气体，直至氮气饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1200W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到800W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用轴流风机调节出口压力，入口压力调节单元使用轴流风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开轴流风机调节消毒灭菌舱的出口压力至95000Pa，再打开轴流风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.1MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为5000Pa。使用黄曲霉菌BNCC185691种作为测试微生物对象，以液流载体作为微生物载体。将该液流送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在2 m³/min，液流载体在消毒灭菌舱内进行旋转运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到20min，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的黄曲霉菌BNCC185691种，杀灭率达到了99.6%。

实施例11

使用高压交流电弧作为常压等离子体，其等离子体密度为5.5×10¹²个/cm3，原子温度为4.4×10⁵K，电子温度为3.5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入二氧化碳作为工质气体，直至二氧化碳饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1000W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到650W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用文丘里管调节出口压力，入口压力调节单元使用离心风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开文丘里管调节消毒灭菌舱的出口压力至50000Pa，再打开离心风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.2MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为150000Pa。使用脊髓灰质炎病毒I型疫苗种作为测试微生物对象，以多相流载体作为微生物载体。将该多相流载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在20 m3/min，气流载体在消毒灭菌舱内进行涡旋运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到0.5s，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的脊髓灰质炎病毒I型疫苗种，灭活率达到了91%。

实施例12

使用高压交流电弧作为常压等离子体，其等离子体密度为5.5×10¹²个/cm3，原子温度为4.4×10⁵K，电子温度为3.5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入二氧化碳作为工质气体，直至二氧化碳饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1000W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到650W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用液环真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用离心风机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开液环真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开漩涡风机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.2MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为195000Pa。使用金黄色葡萄球菌ATCC6538种作为测试微生物对象，以多相流载体作为微生物载体。将该多相流载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的流量控制在1.5 m3/min，气流载体在消毒灭菌舱内进行涡旋运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到400s，即离开消毒灭菌舱完成消毒。截取消毒完成后的气流进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的金黄色葡萄球菌ATCC6538种，杀灭率达到了99.99%。

实施例13

使用高压交流电弧作为常压等离子体，其等离子体密度为5.5×10¹²个/cm3，原子温度为4.4×10⁵K，电子温度为3.5×10⁴K。向常压等离子体单元的工质进气模块通入二氧化碳作为工质气体，直至二氧化碳饱和置换等离子体单元的气氛环境后，开始通过等离子体功率源向等离子体单元供能。起始时，使用1000W作为等离子体点火功率，当等离子体炬形成后，逐渐将功率降到650W的目标功率维持等离子体。

在消毒灭菌舱接入的压力调节单元中，其出口压力调节单元使用旋片真空泵调节出口压力，入口压力调节单元使用活塞式压缩机调节入口压力。在点火完成后，等离子体能够维持稳定的基础上，打开旋片真空泵调节消毒灭菌舱的出口压力至5000Pa，再打开活塞式压缩机，使消毒灭菌舱的入口压力至0.2MPa。完成后，消毒灭菌舱的进出口压差为195000Pa。使用大肠埃希氏菌ATCC8739种作为测试微生物对象，以带有输送运动机构的固体载体作为微生物载体。将该固体载体送入消毒灭菌舱进行消毒，其经过消毒灭菌舱的线速度控制在0.5m/min，固体载体在消毒灭菌舱内进行涡旋运动，在消毒灭菌舱内停留的工作时间达到1h，即离开消毒灭菌舱完成消毒。对消毒完成后的固体载体表面进行培养测试，相对于空白对照组而言，本实验组的大肠埃希氏菌ATCC8739种，杀灭率达到了99.99%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，包括以下步骤：

（1）在进出口压差可调的消毒灭菌舱内，励激起常压等离子体;

（2）待常压等离子体稳定后，调整消毒灭菌舱的进出口压差为0Pa~200000Pa，从而实现对舱内的等离子体密度的调节；其中，所述消毒灭菌舱的工作环境为封闭式或开放式；

（3）将载有待消毒灭菌的微生物载体连续送入消毒灭菌舱，进行消毒灭菌；所述微生物载体包括气流载体、液流载体、多相流载体以及带有输送运动机构的固体载体中的一种或多种；

其中，所述气流载体对应在所述消毒灭菌仓内的运动速度为流量0.5 m³/min ~ 20 m³/min，所述液流载体对应在所述消毒灭菌仓内的运动速度为流量0.5 m³/min ~ 10 m³/min，所述多相流载体对应在所述消毒灭菌仓内的运动速度为流量0.5 m³/min ~ 20 m³/min，所述固体载体对应在所述消毒灭菌仓内的运动速度为流速0.01m/min ~ 1m/min；

（4）将载体送出消毒灭菌舱，即完成消毒或灭菌。

2.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述常压等离子体包括电容耦合等离子体、电感耦合等离子体、高压直流电弧、高压交流电弧、微波等离子体和表面耦合诱导等离子体中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述常压等离子体的等离子体密度为1.0×10³个/cm³ ~1.0×10³⁰个/cm³。

4.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述常压等离子体的原子温度为1.0×10⁰K ~1.0×10⁷K。

5.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述常压等离子体的电子温度为1.0×10⁰K ~1.0×10⁷K。

6.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述微生物载体担载的微生物包括细菌、所述细菌的芽孢、古菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类、病毒、支原体、衣原体、类病毒、拟病毒和朊病毒。

7.根据权利要求6所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，微生物杀灭率的范围为90% ~ 99.9999%。

8.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述在进出口压差可调的消毒灭菌舱内，励激起常压等离子体，具体包括如下步骤：

1S1、向常压等离子体单元通入工质气体，待常压等离子体被工质气体饱和后，开始向等离子体功率源供能，直至等离子体成功点火，形成等离子体炬；

1S2、在等离子体能够维持稳定的基础上，逐渐调节等离子体源的输入功率，直至等离子体的输入功率达到目标功率。

9.根据权利要求8所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述步骤1S1中的工质气体，包括氢气、氧气、氮气、人造空气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氯气、氟气、溴蒸汽、氟化氢气体、氯化氢气体、碘化氢气体、溴化氢气体、二氧化氮气体、一氧化二氮气体、三氟化氮气体、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氨气、六氟化硫气体、四氟化碳气体、硅烷气体、锗烷气体和有机气体中的一种或多种混合物。

10.根据权利要求8所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述步骤1S1中的等离子体功率源，其功率为0.5W ~ 100kW。

11.根据权利要求8所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述步骤1S2中的逐渐调节输入功率的方式，包括先调高功率再降低功率至目标功率，或逐渐将功率加至目标功率两种方式。

12.根据权利要求8所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述待常压等离子体稳定后，调整消毒灭菌舱的进出口压差为0Pa~200000Pa，从而实现对舱内的等离子体密度的调节，具体包括如下步骤：

2S1：在等离子体能够维持稳定的基础上，通过消毒灭菌舱接入的压力调节单元中的出口压力调节模块，调节消毒灭菌舱的出口压力；

2S2：在等离子体能够维持稳定的基础上，通过消毒灭菌舱的压力调节单元中的入口压力调节模块，调节消毒灭菌舱的入口压力。

13.根据权利要求12所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述消毒灭菌舱的进口压力为0.0000001Pa ~120Mpa。

14.根据权利要求12所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述消毒灭菌舱的出口压力为0.0000001Pa ~ 120Mpa。

15.根据权利要求12所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所属步骤2S1中的出口压力调节模块，包括漩涡风机，离心风机、轴流风机、负压罗茨风机、文丘里管、空压机、气体减压泵、活塞式压缩机、射流真空泵、螺杆真空泵、液环真空泵、旋片真空泵、爪式真空泵、罗茨真空泵、往复式真空泵、分子泵、扩散泵、离子传输泵、吸附泵、升华泵和低温泵中的一种或多种。

16.根据权利要求12所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述步骤2S2中的压力调节单元调节入口压力，包括漩涡风机、离心风机、轴流风机、罗茨风机、文丘里管、气体增压泵、活塞式压缩机和气体钢瓶中的一种或多种。

17.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述将载有待消毒灭菌的微生物载体连续送入消毒灭菌舱，进行消毒灭菌，具体包括如下步骤：

3S1：将微生物载体送入消毒灭菌舱，并根据消毒灭菌舱的尺寸与等离子体源的功率，调节微生物载体在消毒灭菌舱内的运动速度与运动形式，以确保微生物载体在消毒舱内能够停留消毒或灭菌需求的工作时间。

18.根据权利要求17所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述步骤3S1中的微生物载体在消毒灭菌舱内的运动形式，包括线性运动，螺线运动，涡旋运动，旋转运动，往复运动，随机运动中的一种或多种。

19.根据权利要求17所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述步骤3S1中的消毒灭菌舱内能够停留消毒或灭菌需求的工作时间，为0.5s ~ 24h。

20.根据权利要求1所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，其特征在于，所述将载体送出消毒灭菌舱，即完成消毒或灭菌包括如下步骤：

4S1：当微生物载体在消毒灭菌舱内经过消毒或灭菌需求的工作时间后，将微生物载体送出消毒灭菌舱，即完成消毒过程。

21.一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述消毒灭菌设备可执行如权利要求1-20中任意一项所述的一种可调连续流等离子体消毒灭菌方法，所述消毒灭菌设备包括消毒灭菌舱单元，压力调节单元，常压等离子体单元，微生物载体输送单元，状态测控单元，控温单元；所述消毒灭菌舱单元的进口与出口与所述压力调节单元连通，用于实现对所述消毒灭菌舱的舱内压力调控；所述消毒灭菌舱单元内含所述常压等离子体单元的点火模块；所述微生物载体输送单元与所述压力调节单元连通，用于使微生物载体可在不同压力环境下送入所述消毒灭菌舱，并在完成消毒后送出；所述状态测控单元电连接于所述消毒灭菌舱单元、所述常压等离子体炬单元、所述微生物载体输送单元与所述压力调节单元的状态，所述状态测控单元用于对消毒过程进行连续的测量，控制与调节；所述控温单元与所述消毒灭菌舱单元、所述常压等离子体单元和所述微生物载体输送单元接驳，所述控温单元用于实现对上述各单元的工作温度调节与恒温。

22.根据权利要求21所述的一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述消毒灭菌舱单元包括消毒灭菌舱模块、光学测量接口、电学测量接口和温度测量接口；所述消毒灭菌舱模块包括矩形舱结构、圆柱形舱结构、球型舱结构、锥形舱结构、椭球型舱结构、抛物面舱结构、双曲面舱结构、螺旋形舱结构、螺壳型舱结构和异型舱结构中的一种或多种组合。

23.根据权利要求21所述的一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述压力调节单元包括出口压力调节模块、入口压力调节模块、压力测量接口和流量测量接口，所述出口压力调节模块与所述入口压力调节模块上都安装有所述压力测量接口与所述流量测量接口。

24.根据权利要求21所述的一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述常压等离子体单元包括等离子体源功率模块、工质进气模块、点火模块和功率反馈测量接口，所述点火模块安置于所述消毒灭菌舱模块内，所述工质进气模块安装于所述点火模块后端，所述等离子体源功率模块设有所述功率反馈测量接口，所述等离子体源功率模块受所述状态测控单元的监控。

25.根据权利要求21所述的一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述控温单元包括散热模块与换热模块，所述换热模块接驳于所述消毒灭菌舱单元、所述常压等离子体单元和所述微生物载体输送单元，所述换热模块用于确保上述单元的工作时产生的热量能够快速传递出去，所述换热模块与所述散热模块接驳，所述换热模块还用于确保热量能够快速与环境或冷媒/热媒接触，从而使温度得到控制。

26.根据权利要求21所述的一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述微生物载体输送单元包括气流输送模块、液流输送模块、多相流输送模块和带有输送运动机构的固体载体模块中的一种或多种。

27.根据权利要求21所述的一种消毒灭菌设备，其特征在于，所述状态测控单元包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块和等离子体源功率反馈测量模块。

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