CN112915230B - 等离子体射流装置及杀菌方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种等离子体射流装置及杀菌方法，该射流装置包括：支架、第一驱动组件和安装座，所述支架包括相对设置的第一侧和第二侧，所述第一侧用于放置待灭菌物体，所述第一驱动组件设置于所述第二侧，并驱动所述安装座旋转，所述安装座的旋转平面朝向所述待灭菌物体；所述安装座上设有第二驱动组件和喷射机构，所述第二驱动组件驱动所述喷射机构旋转，且在旋转过程中所述喷射机构的喷射端均朝向所述待灭菌物体，所述喷射机构的旋转平面与所述安装座的旋转平面相交。该射流装置无需设置多个喷射机构，利用可调节角度的单个喷射机构对待灭菌物体进行灭菌，灭菌面积大，均匀覆盖待灭菌区域，无需对待灭菌物体进行反复灭菌，降低了生产成本。

Description

等离子体射流装置及杀菌方法

技术领域

本申请属于等离子体技术领域，更具体地说，是涉及一种等离子体射流装置及杀菌方法。

背景技术

随着等离子体医学的兴起，等离子体射流的应用越来越广泛，受到更多人的关注。低温等离子体射流主要用于对培养皿等医疗器械进行灭菌，一般安装在射流管内，通过射流管喷射等离子体对培养皿进行喷射灭菌。为了扩大单次的喷射面积，提高灭菌效率，目前的等离子体射流装置通过增加射流管的数量，来扩大单次的喷射面积，提高灭菌效率。可是这样设置在实际使用时，会经常导致培养皿表面喷射不均匀，因而需要对培养皿进行反复喷射。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种等离子体射流装置及杀菌方法，以解决现有技术中喷射装置需要对培养皿反复喷射的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供了一种等离子体射流装置，包括：支架、第一驱动组件和安装座，所述支架包括相对设置的第一侧和第二侧，所述第一侧用于放置待灭菌物体，所述第一驱动组件设置于所述第二侧，并驱动所述安装座旋转，所述安装座的旋转平面朝向所述待灭菌物体；

所述安装座上设有第二驱动组件和喷射机构，所述第二驱动组件驱动所述喷射机构旋转，且在旋转过程中所述喷射机构的喷射端均朝向所述待灭菌物体，所述喷射机构的旋转平面与所述安装座的旋转平面相交。

可选地，所述第二驱动组件的转动轴贯穿所述安装座，并与一放置部相连，所述喷射机构设置于所述放置部；

所述安装座设有控制开关，所述控制开关与所述第二驱动组件电性连接。

可选地，所述控制开关为微动开关，所述放置部朝向所述微动开关的一侧在旋转过程中，与所述微动开关在接触和分离状态之间切换。

可选地，第一驱动组件的转动轴通过联轴器与传动座相连，所述传动座远离所述联轴器的端部与所述安装座相连。

可选地，所述第一驱动组件还包括导电滑环，所述导电滑环套设在所述传动座上。

可选地，所述第一侧设有放置所述待灭菌物体的旋转座。

可选地，所述第一驱动组件的动力源为第一步进电机；所述第二驱动组件的动力源为第二步进电机。

可选地，所述安装座的旋转平面与所述待灭菌物体所在平面平行，所述喷射机构的旋转平面与所述待灭菌物体所在平面垂直。

此外，本申请还提供了一种杀菌方法，采用上述的等离子体射流装置，包括以下步骤：

通过第二驱动组件调节所述喷射机构的喷射端相对待灭菌物体的喷射角度；通过第一驱动组件控制所述喷射端在各喷射角度下绕所述待灭菌物体旋转进行杀菌。

可选地，当所述第二驱动组件调节所述喷射机构的喷射角度时，所述第一驱动组件根据所述喷射角度的调节量，控制所述喷射机构的旋转速度和/或旋转时间跟随所述调节量发生变化。

本申请提供的有益效果在于：通过第二驱动组件调节喷射机构的喷射端相对于待灭菌物体的喷射角度，再通过第一驱动组件控制上述喷射端在各种喷射角度下绕待灭菌物体旋转，从而实现了对待灭菌物体进行多方位的灭菌，扩大了灭菌面积，无需对待灭菌物体进行反复灭菌，提高了灭菌效率，并使待灭菌物体的表面能均匀的覆盖等离子体，而且该装置结构简单，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的等离子体射流装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的等离子体射流装置喷射时形成的灭菌区域的示意图；

图3为本申请实施例提供的喷射机构喷射时形成的部分灭菌区域的示意图。

其中，图中各附图标记：

1-支架；11-第一侧；12-第二侧；2-第一驱动组件；21-导电滑环；3-安装座；31-控制开关；4-第二驱动组件；5-喷射机构；51-喷射区域；52-灭菌区域；6-待灭菌物体；7-放置部；8-联轴器；9-传动座。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

申请人在注意到现有射流装置是设置了多个喷射机构5，并将这些喷射机构5并联起来，以阵列的形式安装在射流装置上。这样相对于利用单个喷射机构5对待灭菌物体6进行喷射灭菌，扩大了单次喷射的范围，即喷射机构5每次喷射等离子体时，能够覆盖更多的面积。但是上述喷射机构5是固定安装的，角度无法进行调节，而且相邻设置两个喷射机构5之间存在间隙，使得每次喷射时，待灭菌物体6上有一部分是没有被喷射出来的等离子体覆盖的，所以需要反复喷射，才能使待灭菌物体6的表面被等离子体全部覆盖，完成对待灭菌物体6的灭菌。

基于申请人发现的上述问题，申请人对等离子体射流装置的结构进行改进，下面对本申请实施例进行进一步描述。

如图1至图3所示，本申请提供了一种等离子体射流装置，包括：支架1、第一驱动组件2和安装座3，支架1包括相对设置的第一侧11和第二侧12，第一侧11用于放置待灭菌物体6，第一驱动组件2设置于第二侧12，并驱动安装座3旋转，安装座3的旋转平面朝向待灭菌物体6；

安装座3上设有第二驱动组件4和喷射机构5，第二驱动组件4驱动喷射机构5旋转，且在旋转过程中喷射机构5的喷射端均朝向待灭菌物体6，喷射机构5的旋转平面与安装座3的旋转平面相交。

上述技术方案中，待灭菌物体6放置在支架1的第一侧11，第一驱动组件2安装在支架1的第二侧12。其中，第一驱动组件2的转动部朝向支架1的第一侧11所在的方向设置，并且该转动部与安装座3连接，能够驱动安装座3发生转动，而且安装座3的旋转平面朝向待灭菌物体6。该安装座3上远离第一驱动组件2的一侧连接有第二驱动组件4和喷射机构5，该喷射机构5可以在第二驱动组件4的驱动下发生转动，而且喷射机构5的旋转平面与安装座3的旋转平面相交。

使用该射流装置时，首先将待灭菌物体6放置在支架1的第一侧11，将喷射机构5与外部的气体供给装置连通，当气体来到喷射机构5，该气体被通有高压电的喷射机构5，在喷射机构5内电离成等离子体。此处以安装座3的旋转平面与喷射机构5所在的平面形成锐角，喷射机构5所在的平面与待灭菌物体6所在的平面也形成锐角为例进行说明。在射流装置运行后，喷射机构5将等离子体喷射到待灭菌物体6上，在待灭菌物体6上形成椭圆形的喷射区域51(参见图3)，接着第一驱动组件2驱动位于待灭菌物体6上方的安装座3发生转动，第二驱动组件4及喷射机构5也在安装座3的带动下，跟随安装座3一同发生绕待灭菌物体6所在的平面发生旋转。这样使得待灭菌物体6上的椭圆形的喷射区域51，跟随安装座3转动形成一个大的环形的灭菌区域52(参考图2)。在待灭菌物体6上形成一个环形的灭菌区域52后，第一驱动组件2停止运行，第二驱动组件4开始运行，并驱动喷射机构5发生转动，使得喷射机构5所在的平面与待灭菌物体6所在的平面之间形成较初始角度较大的锐角(也可以为较小的锐角)，并在待灭菌物体6上重新形成一个椭圆形的喷射区域51。当第二驱动组件4再次停止运行后，第一驱动组件2接着运行，驱动安装座3及喷射机构5发生转动，并在待灭菌物体6上形成一个较上次的灭菌区域52更大的环形灭菌区域52。而且此次的环形的灭菌区域52会覆盖之前形成的环形的灭菌区域52，或者与上次的灭菌区域52的边界相交。由此可知，从喷射机构5每次喷射出的等离子体首先会在待灭菌物体6上形成一个椭圆形的喷射区域51，接着在第一驱动组件2的驱动下可以绕待灭菌物体6所在的平面发生360度旋转，形成一个环形的灭菌区域52。接着利用第二驱动组件4驱动喷射机构5发生转动，并通过第一驱动组件2驱动喷射机构5再次绕待灭菌物体6所在的平面发生旋转，形成一个较上次面积更大的环形的灭菌区域52。如此反复，直至完成对整个待灭菌物体6的灭菌。当然，在一更优选的实施例中，安装座的旋转平面还可通过与待灭菌物体所在的平面平行的方式进行设置，在此不再做详细的说明。

如此，利用一个单独的喷射机构5，使得该喷射机构5能够绕待灭菌物体6所在的平面发生转动，并使得喷射在待灭菌物体6上灭菌区域52形成环形，接着通过不断调节喷射机构5的角度，从而扩大每次喷射在待灭菌物体6上灭菌区域52的大小，使得每次的灭菌区域52的边界都与上次的灭菌区域52的边界相接，或与上次的灭菌区域52的边界交叉，直至完成对待灭菌物体6的灭菌。降低了因为待灭菌物体6上有的部分面积没被喷射到，而需要对待灭菌物体6进行反复喷射的概率，减少了喷射机构5的数量及等离子体的用量，而且该装置结构简单，降低了生产成本。

容易理解的是，在其他实施例中，上述第一驱动组件2和第二驱动组件4可以采用伺服电机、液压电机和步进电机等，上述喷射机构5可以选取射流管，在此不做具体的限定，可以根据实际情况进行选取。

请参阅图1，在其中一个实施例中，第二驱动组件4的转动轴贯穿安装座3，并与一放置部7相连，喷射机构5设置于放置部7；安装座3设有控制开关31，控制开关31与第二驱动组件4电性连接。

在喷射机构5运行时，通过上述控制开关31可以控制喷射机构5是否喷射等离子体。当控制开关31关闭时，喷射机构5中的等离子体可以顺利从喷射机构5喷射出来；当控制开关31开启时，喷射机构5中的等离子体无法从喷射机构5喷射出来。如此，用户通过控制开关31便能对喷射机构5是否进行喷射进行操控，方便了操作。

在其中一个实施例中，上述控制开关31可以设置在喷射机构5的旋转路径中，也就是安装喷射机构5的放置部7的旋转路径中。当喷射机构5在旋转过程中与控制开关31相接触便能触发该控制开关31，这样控制开关31便开始运行，使得喷射机构5无法喷射出等离子体，一旦喷射机构5不再与控制开关31相接触，控制开关31便会停止运行，不再控制喷射机构5，喷射机构5就又可以喷射出等离子体。

这样通过触发的机制，实现对喷射机构5是否喷射等离子体的控制，减少了人工的参与量，降低了因为用户忘记关闭喷射机构5，而导致等离子体大量浪费的概率，节约了等离子体的使用量。

在其中一个实施例中，放置部7上开设有能够放置喷射机构5的卡槽，该喷射结构与卡槽为过盈配合，当然，还可以在放置部7上设置对喷射机构5固定的固定座。对此，不做具体的限定，只需实现对喷射机构5的固定即可。

设置在安装座3上的控制开关31可以通过焊接等方式固定安装在安装座3上，当然也可以通过螺栓等紧固件或者是设置一个特定的固定件对控制开关31进行安装，这样更加便于对控制开关31进行更换和维修。

再者，在其中一个实施例中，控制开关31为微动开关，放置部7朝向微动开关的一侧在旋转过程中，与微动开关在接触和分离状态之间切换。

当放置部7在旋转过程中与微动开关接触时，微动开关被触发运行，对喷射机构5进行控制，喷射机构5无法喷射出等离子体；一旦放置部7与微动开关分离，微动开关便停止运行，不再对喷射机构5进行控制，喷射机构5可以顺利喷射出等离子体。

通过设置微动开关对喷射机构5进行控制，不仅不需要人工参与，还提高了对喷射机构5进行控制的灵敏度。

其中，可以在放置部7上开设容置微动开关的容纳槽，整个射流装置停止运行时，上述微动开关位于放置部7的容纳槽内。在启动射流装置后，第二驱动组件4驱动与其连接的放置部7发生转动，放置部7朝远离微动开关的方向开始转动，即微动开关逐渐远离容纳槽。这时微动开关与放置部7处于分离状态，所以微动开关处于关闭状态，等离子体能够从喷射机构5中喷射而出。当微动开关再次进入容纳槽内，并与容纳槽的槽壁相接触时，微动开关被触发开启，喷射机构5内的喷射通道被关闭，等离子体无法从喷射机构5中喷射而出。

在本实施例中，微动开关与放置部7的触碰位置为喷射机构5与待灭菌物体6所在的平面处于垂直，此时微动开关与放置部7相接触，微动开关对喷射机构5进行控制，喷射机构5无法进行喷射。可以理解为，将射流装置放置在水平面上，喷射机构5处于竖直状态下，便会触发微动开关。当喷射机构5不再与待灭菌物体6所在的平面垂直，也就是微动开关与放置部7分离时，微动开关不再对喷射机构5进行控制，喷射机构5可以进行正常喷射。

这样设置，利用一个可以触发的机制对喷射机构5进行控制，加强了对喷射机构5喷射等离子体的控制效果。

进一步地，在其中一个实施例中，如图1所示，第一驱动组件2的转动轴通过联轴器8与传动座9相连，传动座9远离联轴器8的端部与安装座3相连。

通过联轴器8及传动座9将第一驱动组件2和安装座3连接起来，不仅加强了第一驱动组件2和安装座3之间的连接稳定性，还起到了过载保护作用，避免第一驱动组件2承受过大的载荷。

在其中一个实施例中，如图1所示，第一驱动组件2还包括导电滑环21，导电滑环21套设在传动座9上。当第一驱动组件2驱动安装座3转动，与安装座3相连的第二驱动组件4也跟随安装座3一同发生转动时，导电滑环21能防止与第二驱动组件4电性连接的导线与传动座9发生缠绕，影响第一驱动组件2或第二驱动组件4的正常运行。

请继续参阅图1，在其中一个实施例中，支架1的第二侧12上开设有供第一驱动组件2穿过的通孔(图中未示出)，第一驱动组件2通过安装架固定在第二侧12，本实施例采用轴承座支架1作为安装架，当然在其他实施例中也可以采用别的固定装置对第一驱动组件2进行固定，在此不再一一介绍。其次，通孔的两侧还可以设置向外凸出的抵接部，将轴承座支架1安装在第二侧12上后，该轴承座支架1的两端部分别与位于通孔两侧的一个抵接部相抵接，整个轴承座支架1就被固定在两个抵接部之间。这样，通过提高轴承座支架1安装时的稳定性，提高了第一驱动组件2的安装稳定性。

具体地，在其中一个实施例中，支架1的第一侧11设有放置待灭菌物体6的旋转座。启动射流装置的同时，该旋转座也开始运行，从而驱动放置在旋转座上的灭菌装置，也跟随旋转座一同发生转动。需要说明的是，旋转座的转动方向与喷射机构5的转动方向相反，通过反向转动的方式，加快了喷射机构5相对待灭菌物体6的转速，缩短了喷射机构5喷射到待灭菌物体6的时间，而且在喷射机构5出现故障时，通过旋转座也同样可以对待灭菌物体6进行灭菌，扩大了该射流机构的实用性。

在其中一个实施例中，还可以在第一侧11上开设对待灭菌物体6进行卡置的卡槽，将待灭菌物体6插入卡槽内，就可以将待灭菌物体6固定在第一侧11，再对其进行灭菌操作。避免了对待灭菌物体6进行灭菌操作时，由于外部碰撞等因素，而导致待灭菌物体6发生位移，离开原来的位置，致使等离子体喷射到待灭菌物体6以外的地方，需要用户重新调整待灭菌物体6的位置，才能继续对其进行喷射灭菌。

更具体地，第一驱动组件2的动力源为第一步进电机；第二驱动组件4的动力源为第二步进电机。采用步进电机作为第一驱动组件和第二驱动组件的动力源，可以实现对第一驱动组件和第二驱动组件转动时，转动角度的精准控制。其中，第一步进电机和第二步进电机还可以通过PLC或者STM32进行控制。

其中一个实施例的第一步进电机可以通过电机座安装在安装架上，再将安装架安装在第二侧12，加强了对步进电机的固定效果。

其次，安装座3的旋转平面与待灭菌物体6所在平面平行，喷射机构5的旋转平面与待灭菌物体6所在平面垂直。

下面通过一具体的实施例对上述方案进行说明：

请参阅图1，本实施例中的第一驱动组件2以该驱动组件的转动轴垂直于支架1的方式设置，并且该转动轴朝向待灭菌物体6设置，将安装座3连接至转动轴后，继续安装第二驱动组件4。在完成第二驱动组件4安装后，第二驱动组件4的传动轴与待灭菌物体6所在的平面平行，而安装在第二驱动组件4上的喷射机构5所在的平面则与待灭菌物体6所在的平面垂直。运行该射流装置时，安装座3的旋转平面始终与待灭菌物体6所在平面平行，喷射机构5的旋转平面与待灭菌物体6所在平面垂直，这样，利用喷射机构5对待灭菌物体6进行喷射，不但不易遗漏待灭菌区域52，还加强了各零部件之间的连接强度。

此外，本申请还提供了一种杀菌方法，该杀菌方法采用上述等离子体射流装置，包括以下步骤：

通过第二驱动组件4调节喷射机构5的喷射端相对待灭菌物体6的喷射角度；通过第一驱动组件2控制喷射端在各喷射角度下绕待灭菌物体6旋转进行杀菌。

如此，可以根据待灭菌物体6的形状，调节喷射机构5的喷射角度，对待灭菌物体6进行全方位的灭菌，提高了该射流装置的实用性和用户的使用感。

当第二驱动组件4调节喷射机构5的喷射角度时，第一驱动组件2根据喷射角度的调节量，控制喷射机构5的旋转速度和/或旋转时间跟随调节量发生变化。

下面结合一具体的应用场景对上述方案进行说明，

假设待灭菌物体6为培养皿，喷射机构5从培养皿的中间向四周开始喷射,基于等离子体喷射到培养皿上会形成圆形的灭菌区域52，且第二次喷射形成灭菌区域52会比第一次喷射形成的灭菌区域52大，如图2所示，第一次喷射的灭菌区域52最小，是位于培养皿中间的最小的圆形，第二次喷射的灭菌区域52是位于该圆形周围，绕该圆形分布的圆环，第三次喷射的灭菌区域52是位于该圆环周围，绕该圆环分布的，半径比该圆环更大的又一圆环，如此类推，第四次喷射、第五次喷射等等形成的圆环的半径均比上次喷射端面积大，直至待灭菌物体6的表面全部被等离子体覆盖。

由此可知，随着喷射次数的增加，形成的圆形的灭菌区域52会逐渐扩大，为了保证每次的灭菌效果，可以控制喷射机构5的等离子体喷射量或喷射机构5的旋转速度。例如：当此次的圆形灭菌区域的周长较上次较长时，可以通过控制第一驱动组件2来减慢喷射机构5的旋转速度来增加喷射机构5的旋转时间，使得喷射机构5能够停留较长时间，从而增加喷射部分的等离子体的喷射量。当然，也可以在对周长较长的灭菌区域进行灭菌时，控制第一驱动组件绕该圆形灭菌区域多旋转几圈。

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

Claims (8)

1.一种等离子体射流装置，其特征在于，包括：支架、第一驱动组件和安装座，所述支架包括相对设置的第一侧和第二侧，所述第一侧用于放置待灭菌物体，所述第一驱动组件设置于所述第二侧，并驱动所述安装座旋转，所述安装座的旋转平面朝向所述待灭菌物体；

所述安装座上设有第二驱动组件和喷射机构，所述第二驱动组件驱动所述喷射机构旋转，且在旋转过程中所述喷射机构的喷射端均朝向所述待灭菌物体，所述喷射机构的旋转平面与所述安装座的旋转平面相交，所述第二驱动组件的转动轴贯穿所述安装座，并与一放置部相连，所述喷射机构设置于所述放置部，所述安装座设有控制开关，所述控制开关与所述第二驱动组件电性连接，所述控制开关设置于所述喷射机构的旋转路径中，

其中，所述第一驱动组件驱动所述安装座并带动所述第二驱动组件和所述喷射机构旋转，所述第一驱动组件的动力源为第一步进电机，所述第二驱动组件的动力源为第二步进电机。

2.如权利要求1所述的等离子体射流装置，其特征在于，所述控制开关为微动开关，所述放置部朝向所述微动开关的一侧在旋转过程中，与所述微动开关在接触和分离状态之间切换。

3.如权利要求1所述的等离子体射流装置，其特征在于，第一驱动组件的转动轴通过联轴器与传动座相连，所述传动座远离所述联轴器的端部与所述安装座相连。

4.如权利要求3所述的等离子体射流装置，其特征在于，所述第一驱动组件还包括导电滑环，所述导电滑环套设在所述传动座上。

5.如权利要求1至4任一项所述的等离子体射流装置，其特征在于，所述第一侧设有放置所述待灭菌物体的旋转座。

6.如权利要求1至4任一项所述的等离子体射流装置，其特征在于，所述安装座的旋转平面与所述待灭菌物体所在平面平行，所述喷射机构的旋转平面与所述待灭菌物体所在平面垂直。

7.一种杀菌方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的等离子体射流装置，包括以下步骤：

通过第二驱动组件调节所述喷射机构的喷射端相对待灭菌物体的喷射角度；通过第一驱动组件控制所述喷射端在各喷射角度下绕所述待灭菌物体旋转进行杀菌。

8.如权利要求7所述的杀菌方法，当所述第二驱动组件调节所述喷射机构的喷射角度时，所述第一驱动组件根据所述喷射角度的调节量，控制所述喷射机构的旋转速度和/或旋转时间跟随所述调节量发生变化。

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