CN113329554B - 手持低温等离子体杀菌仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持低温等离子体杀菌仪，包括壳体，设置于壳体内的高压电极组件、电路板、设置于电路板上的高压放电电路和工作模式控制电路以及用于控制高压放电电路和工作模式控制电路的控制单元；高压电极组件包括高压正极板以及安装在高压正极板上与喷头数量匹配的针电极；喷射区域的针电极被划分为若干组；高压放电电路包括安装在电路板上的交流电晕放电电路或/和直流电晕放电电路；工作模式控制电路设置于所述高压放电电路的高压电输出端与高压电极组件之间。通过工作模式控制电路，将高压放电电路的输出端与喷射区域一组以上的针电极连接；以待杀菌对象表面为负极，相应针电极与待杀菌对象表面构成针‑板电晕放电，产生低温等离子体，实现杀菌处理。

Description

手持低温等离子体杀菌仪

技术领域

本发明属于杀菌消毒技术领域，涉及一种手持式杀菌消毒装置，尤其涉及一种基于低温等离子体的手持式杀菌仪。

背景技术

2020年，由于新型冠状病毒引起的疫情在全球范围肆虐，在抗击疫情的过程中发现消毒杀菌已经成为全民必须重视的工作。由于常用的杀菌剂，例如84消毒液、酒精等，在日常的使用中有许多需要注意的事项，并且在存放、运输的过程中存在一定的安全隐患。

目前，杀菌消毒工作不止出现在医院、病房、公共领域等这些特殊的场所，由于新冠疫情带来的日常杀菌的观念以及生活中可能出现的病毒危害人的身体健康，家用杀菌仪成为大家选择使用的对象。

在一些公共场合和家庭生活中，出现了紫外线照射的方法进行消杀。紫外线消毒灭菌使用的是高臭氧紫外线灯，利用紫外线的光化学转变作用消毒，但是紫外线的辐射能量低，穿透力弱，仅能杀灭直接照射到的微生物，对照射不到的区域不能消毒。低温等离子体作为一种非热力学平衡等离子体，其内部电子温度很高，可达上万开尔文，而离子及气体温度接近常温。低温等离子体在消毒杀菌方面具有优良的性质，其弥漫性强、运输使用储存安全，故低温等离子体杀菌已成为杀菌消毒领域的一个重要实现方式。

综上所述，提供一种基于低温等离子体的手持式杀菌仪，对于医院等公共场所及家庭环境的安全、卫生具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术中存在的技术问题，提供一种手持低温等离子体杀菌仪，基于低温等离子体杀菌原理，结构简单、体型轻量，便于操作。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现。

本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪，其包括壳体，设置于壳体内的高压电极组件、电路板、设置于电路板上的高压放电电路和工作模式控制电路以及用于控制高压放电电路和工作模式控制电路的控制单元；

所述壳体包括自上而下连为一体的头部、中间部和手持部；所述头部设计有等离子体喷射区域，所述喷射区域设置有若干喷头；所述手持部设计有便于手持的波纹槽；

所述高压电极组件，设置在壳体头部内，其包括高压正极板以及安装在高压正极板上与喷头数量匹配的针电极；所述喷射区域的针电极被划分为若干组；

所述高压放电电路，设置在壳体中间部内，其包括安装在电路板上的交流电晕放电电路或/和直流电晕放电电路；

所述工作模式控制电路，设置于所述高压放电电路的高压电输出端与高压电极组件之间；

所述控制单元用于控制高压放电电路以及工作模式控制电路，选择与待杀菌环境匹配的工作模式及高压放电电路；

通过工作模式控制电路，将所述高压放电电路的输出端与喷射区域一组以上的针电极连接；接通高压放电电路，以待杀菌对象表面为负极，相应针电极与待杀菌对象表面构成针-板电晕放电，产生低温等离子体，实现对待杀菌对象表面的杀菌处理。

上述手持低温等离子体杀菌仪，所述壳体头部进一步安装有与等离子体喷射区域匹配的陶瓷绝缘板；所述喷头从陶瓷绝缘板开设的对应通孔中穿出。

上述手持低温等离子体杀菌仪，每个喷头对应一个带有正电的针电极，且针电极伸入至喷头中部，当工作模式发生转变时，相对应的针电极不放电。同时为了避免其余针电极-对应的针-板电晕放电产生的低温等离子体由相邻喷头流出，在优选实现方式中，可以将喷头限制在蜂巢式(正六边形)结构区域内，将各个针电极对应的针-板式等离子发生隔离开，以保证相应针-板放电只在对应喷头中进行，使得各个喷头产生的低温等离子体均匀。这样既可以避免相近针-板放电产生的低温等离子体相互影响，同时也可以及时发现每一个针电极的使用及损坏状况。

上述手持低温等离子体杀菌仪，为了便于后续生产、设计，可以把喷射区域设计为长方形、正方形、椭圆形等正规形状。以将喷射区域设计为将壳体头部等离子体喷射区域为长方形为例，所述喷射区域可以由若干喷头均匀排布得到。而且，为了方便缝隙角落的杀菌，可以使杀菌仪头部截面宽度小于与中间部宽度，从而形成弯折结构，便于杀菌仪喷射区域深入缝隙角落。

上述手持低温等离子体杀菌仪，在一种实现方式中，为了适用于不同环境，本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪能够满足三种工作模式：手部杀菌模式、新鲜果蔬杀菌模式和全屋杀菌模式。为了满足上述三种功能模式的要求，本发明将所述喷射区域的针电极被划分为四组：A组、B组、C组和D组。A组和C组的针电极覆盖手部区域，A组和C组同时启动，此时为手部杀菌模式；由于果蔬之间间隙较大，不需要将所有针电极都打开，可以将A组和B组的针电极覆盖区域设计为间隔启动或者隔排启动的方式；当A组、B组、C组和D组针电极全部启动时，为全屋杀菌模式。每组针电极由一个开关控制，即每组的各针电极与控制该组的开关连接。并将B组和C组设计为并联电路，之后串联接入A组和D组；当A组和C组的控制开关闭合时，启动手部杀菌模式；当A组和B组的控制开关闭合时，启动新鲜果蔬杀菌模式；当A组、B组、C组和D组的控制开关闭合时，启动全屋杀菌模式。

上述手持低温等离子体杀菌仪，在另一种实现方式中，为了适用于不同环境，本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪能够满足五种工作模式：直流电晕放电电路下的手部杀菌模式、新鲜果蔬杀菌模式和全屋杀菌模式，以及交流电晕放电电路下的轻度全屋杀菌模式和常规全屋杀菌模式。为了满足上述五种功能模式的要求，本发明将喷射区域的针电极被划分为六组：A组、B组、C组、D组、E组和F组， A组-D组的设置如前所述。每组针电极由一个开关控制，即每组的各针电极通过导线与控制该组的开关连接。E组的针电极覆盖手持低温等离子体杀菌仪的周向及中间区域，E组针电极覆盖区域以外的区域由F组的针电极覆盖；E组针电极覆盖区域以外的区域由F组的针电极覆盖；E组针电极启动，此时为轻度全屋杀菌模式； E组和F组针电极同时启动，此时为常规全屋杀菌模式。每组针电极由一个开关控制，即每组的各针电极与控制该组的开关连接。E组和F组设计为串联电路，当E 组控制开关闭合时，启动交流电晕放电电路下的轻度全屋杀菌模式；当E组和F组的控制开关闭合时，启动交流电晕放电电路下常规全屋杀菌模式。

上述手持低温等离子体杀菌仪，所述交流电晕放电电路包括交流电源、自耦变压器T11、隔离变压器T12、无晕试验变压器T13和耦合电容C11组成；所述自耦变压器T11两端并联于交流电源的两端，自耦变压器T11上的滑动触点作为电信号输出端；所述隔离变压器T12的输入侧一端接入自耦变压器T11的滑动触点，另一端接地；所述无晕试验变压器T13的输入侧接入隔离变压器T12的输出侧，所述耦合电容C11两端并联于无晕试验变压器T13的输出侧；所述无晕试验变压器 T13的输出侧作为高压电输出端，无晕试验变压器T13的输出侧还串联有保护电阻R11。

上述手持低温等离子体杀菌仪，所述直流电晕放电电路包括电源子电路、脉冲发生子电路以及高压保护电路；所述电源子电路包括电源稳压芯片及其外围电路，所述电源稳压芯片的信号输入端接入直流电源输出端，所述电源稳压芯片的信号输出端接入脉冲发生子电路；所述脉冲发生子电路包括脉冲发生器、脉冲调节单元、激励单元，脉冲发生器与脉冲调节单元并联后接入电源稳压芯片的信号输出端，脉冲发生器的信号输出端经激励单元反极性激励后经高压保护电路输出至高压电极组件的高压正极板。

所述脉冲发生器型号为NE555，其引脚4和引脚8接入电源稳压芯片的输出端，引脚3经串联的电阻R22和电阻R23接地。

所述脉冲调节单元包括电位器VR21、电位器VR22、二极管D21和二极管D22，所述电位器VR21、二极管D21和二极管D22串联接入脉冲发生器的引脚7、同时经电阻R21接入电源稳压芯片的输出端，电位器VR21的滑动触头分别与电位器 VR22的一端及滑动触头连接，电位器VR22的另一端分别接入脉冲发生器的引脚6 和引脚2；所述激励单元包括三极管TR21和脉冲变压器T21，三极管TR21的基极接入电阻R22和电阻R23连接导线上，集电极接入脉冲变压器T21输入侧的一端，发射极接地；所述脉冲变压器T21输入侧的另一端经电阻R25接入直流电源输出端，脉冲变压器T21输出侧一端接入高压保护电路，另一端接地。

所述高压保护电路包括第一高压保护子电路和第二高压保护子电路；第一高压保护子电路包括单相晶闸管TR23、二极管D24和电位器VR23，单相晶闸管TR23 阳极接入三极管TR21的集电极，阴极经串联的电阻R26与二极管D24输入端连接，控制极直接与二极管D24输入端连接；二极管D24的输出端分为两条支路，一条支路经电阻R27接地，另一条支路与电位器VR23的一端连接；电位器VR23的另一端分为两条支路，一条支路与滑动触点经电容C29接地，另一条支路经二极管 D23接入第二高压子电路；所述第二高压子电路包括变压器T22、电感L21和二极管D26，变压器T22输入侧一端分别与三极管TR22的集电极和二极管D23的输入端连接，另一端经电感L接入直流电源输出端，变压器T22输出侧一端接地，另一端经二极管D26作为高电压输出端。

本发明为了进一步对上述直流放电电路进行保护，还进行了以下保护措施：所述电源稳压芯片的输入端经电容C21接地，接地端直接接地。脉冲发生器的引脚2 经电容C23接地，引脚1接地，引脚5经电容C24接地。所述三极管TR21的集电极进一步设计有两条并联支路，其中一条支路经电容C26接地，另外一条支路经串联的电阻R24和电容C25接地。所述三极管TR22的集电极进一步设计有两条并联支路，其中一条支路经二极管D25接地，另一条支路经电容C28接地。所述变压器T22输入侧与电感L21连接的一端同时经电容C27接地。

上述二极管D21和二极管D22为小型高速开关二极管，二极管D23为整流二极管，二极管D24为稳压二极管，二极管D25为阻尼二极管。二极管D25起到保护作用，可以承受较高的反向击穿电压；三级管的负载为感性时，三极管截止的时候由于流过感性负载的电流不能突变，将会在感性负载两端产生瞬间高压，在这个高压下D25二极管导通，及时将瞬间能量吸收，避免三极管被瞬时高压击穿。

上述手持低温等离子体杀菌仪，所述针-板放电采用正电晕形式，这是因为正电晕在相对较低的电压范围内可以达到有效杀菌的作用，正电晕产生的O₃浓度比负电晕高，放电时产生的臭氧和放电结束两分钟的臭氧浓度可以看出：两者相差较小，放电结束两分钟后臭氧依然有较高的浓度。说明臭氧的存活时间较长，也从侧面反映等离子体中氧化性物质的存活时间较长，这就有利于在较短时间里取得好的灭菌效果。所述正电晕形式为：采用非对称针-板反应模式，针端为正极，在进行使用的过程中，所待杀菌对象的表面为负极，由此构成针-板电晕放电反应模式。

上述手持低温等离子体杀菌仪，为了便于单手调控，所述壳体的侧面设计有与控制单元连接的滑动开关，滑动开关有两个或三个档位，分别为电源总开关档位、直流电晕放电档位或/和交流电晕放电档位。默认，滑动开关处于电源关断状态(即处于电源总开关档位)，通过滑动滑动开关，可以选择直流电晕放电档位或交流电晕放电档位，接通直流电晕放电电路或交流电晕放电电路。

上述手持低温等离子体杀菌仪，进一步包括为直流电源充电的充电底座，所述壳体手持部内设置有磁吸式充电单元，磁吸式充电单元通过其与充电底座之间的磁力将两者固定。充电底座上可以进一步设置用于显示杀菌仪充电程度的指示灯。

上述手持低温等离子体杀菌仪，进一步在壳体上设置与控制单元连接的操作面板，用于实现对工作模式的选择；可以通过操作面板上设置的按钮实现对工作模式的选择，也可以将操作面板设置为触屏模式，减少按钮方便操作。在初始状态下，调节模式时有相应的动画演示喷头使用数量及模式。所述家用低温等离子体杀菌仪还可以进一步设置通过蓝牙等方式与手机APP连接，通过手机APP实现对其操作。

与现有技术相比，本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪，具有如下十分突出的优点和有益技术效果：

1、本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪，基于直流电晕放电或交流电晕放电，产生低温等离子体进行杀菌，具有很好的杀菌效果。

2、本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪，采用非对称针-板式电晕放电，以高压正极板上的针电极作为正极，待杀菌对象(接地)的表面为负极，可以提高放电的稳定性。

3、本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪，对由针电极组成的喷射区域进行分区，一个区域或两个以上区域结合构成不同杀菌区域，形成不同的工作模式，以满足不同使用场景需求(例如手部杀菌、新鲜果蔬杀菌、全屋杀菌灯等)。

4、本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪，在喷射区域设置陶瓷绝缘板，保证低温等离子体的温度对周围材质不会造成损伤。

附图说明

图1为实施例1提供的手持低温等离子体杀菌仪立体图。

图2为实施例1提供的手持式等离子体杀菌仪去除壳体后的结构示意图。

图3为图2部分去除陶瓷绝缘板后的结构示意图。

图4为实施例1中喷头结构示意图。

图5为实施例1中直流电晕放电电路图。

图6为实施例1中充电底座结构示意图。

图7为实施例1中工作模式控制电路原理图。

图8为实施例1中手持式等离子体杀菌仪工作模式示意图；其中(a)为手部杀菌模式，(b)为果蔬杀菌模式。

图9为实施例1中针-板放电原理示意图。

图10为实施例2中交流电晕放电电路图。

图11为实施例3提供的手持低温等离子体杀菌仪去除壳体后的结构示意图。

图12为实施例3中工作模式控制电路原理图。

图13为实施例5中提供的手持低温等离子体杀菌仪结构示意图。

图中，1-壳体；11-头部；12-中间部；13-手持部；14-喷头；15-陶瓷绝缘板2- 滑动开关；3-高压电极组件；31-高压正极板；32-针电极；4-电路板；5-蓄电池；6- 整理分线装置；7-触摸显示屏。

具体实施方式

以下将结合附图给出本发明实施例，并通过实施例对本发明的技术方案进行进一步的清楚、完整说明。显然，所述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪，如图1所示，其包括壳体1，设置于壳体内的高压电极组件、电路板、设置于电路板上的高压放电电路和工作模式控制电路以及用于控制高压放电电路和工作模式控制电路的控制单元。

如图1所示，该壳体1包括自上而下连为一体的头部11、中间部12和手持部 13。如图2和图3所示，高压电极组件安装于壳体头部11内，电路板以及其上安装的高压放电电路、工作模式控制电路以及控制单元安装于壳体中间部12内。手持部13设计有便于手持的波纹槽。壳体的侧面设计有与控制单元连接的滑动开关2。

如图1及图2所示，壳体头部设计有长方形等离子体喷射区域。喷射区域设置有喷射区域设置有若干均匀排布的喷头14，分为11排，每排5个喷头，共55个喷头14。如图4所示，本实施例使用的喷头结构由一体成型的柱状部和锥形部构成，柱状部安装在壳体头部喷射区域安装孔内，锥形部从喷射区域安装孔延伸出。为了避免对喷射区域以外部件的损伤，在壳体头部进一步安装有与等离子体喷射区域匹配的陶瓷绝缘板15。喷头锥形部从陶瓷绝缘板开设的对应通孔中穿出。同时为了避免其余针电极-对应的针-板电晕放电产生的低温等离子体由相邻喷头流出，如图3 及8(b)所示，可以将喷头限制在蜂巢式(正六边形)结构区域内，将各个针电极对应的针-板式等离子发生隔离开。

如图2及图3所示，高压电极组件3设置在壳体头部内，其包括高压正极板31 以及安装在高压正极板上与喷头数量和位置匹配的针电极32，针电极同样限制于高压正极板上的蜂巢式(正六边形)结构区域内，且针电极伸入至喷头中部。

如图2所示，电路板4设置在壳体中间部内，其上安装有高压放电电路、工作模式控制电路和控制单元。

本实施例中使用的高压放电电路为直流电晕放电电路，如图5所示，直流放电电路包括电源子电路、脉冲发生子电路以及高压保护电路；电源子电路包括电源稳压芯片及其外围电路。

本实施例中，使用的直流电源为蓄电池5。使用的电源稳压芯片型号为AN7812。电源稳压芯片的信号输入端接入直流电源输出端，电源稳压芯片的信号输出端接入脉冲发生子电路。电源稳压芯片的输入端经电容C21接地，接地端直接接地。

脉冲发生子电路包括脉冲发生器、脉冲调节单元、激励单元，脉冲发生器与脉冲调节单元并联后接入电源稳压芯片的信号输出端，脉冲发生器的信号输出端经激励单元反极性激励后经高压保护电路输出至高压电极组件的高压正极板。

本实施例中，使用的脉冲发生器型号为NE555，其引脚4和引脚8接入电源稳压芯片的输出端，引脚3经串联的电阻R22和电阻R23接地。脉冲发生器的引脚2 经电容C23接地，引脚1接地，引脚5经电容C24接地。

脉冲调节单元包括电位器VR21、电位器VR22、二极管D21和二极管D22，所述电位器VR21一端与二极管D21输入端连接，另一端与二极管D22输出端连接，二极管D21输出端与二极管D22连接后接入脉冲发生器的引脚7、同时引脚7经电阻R21接入电源稳压芯片的输出端，电位器VR21的滑动触头分别与电位器VR22 的一端及滑动触头连接，电位器VR22的另一端分别接入脉冲发生器的引脚6和引脚2。

激励单元包括三极管TR21和脉冲变压器T21，三极管TR21的基极接入电阻 R22和电阻R23连接导线上，集电极接入脉冲变压器T21输入侧的一端，发射极接地，此外，三极管TR21的集电极进一步设计有两条并联支路，其中一条支路经电容C26接地，另外一条支路经串联的电阻R24和电容C25接地；脉冲变压器T21 输入侧的另一端经电阻R25接入直流电源输出端，脉冲变压器T21输出侧一端接入高压保护电路，另一端接地。

高压保护电路包括第一高压保护子电路和第二高压保护子电路。第一高压保护子电路包括单相晶闸管TR23、二极管D24和电位器VR23，单相晶闸管TR23阳极接入三极管TR21的集电极，阴极经串联的电阻R26与二极管D24输入端连接，控制极直接与二极管D24输入端连接；二极管D24的输出端分为两条支路，一条支路经电阻R27接地，另一条支路与电位器VR23的一端连接；电位器VR23的另一端分为两条支路，一条支路与滑动触点经电容C29接地，另一条支路经二极管D23 接入第二高压子电路。第二高压子电路包括变压器T22、电感L21和二极管D26，变压器T22输入侧一端分别与三极管TR22的集电极和二极管D23的输入端连接，另一端经电感L接入直流电源输出端；此外，TR22的集电极进一步设计有两条并联支路，其中一条支路经二极管D25接地，另一条支路经电容C28接地。变压器 T22输出侧一端接地，另一端经二极管D26作为高电压输出端；此外，变压器T22 输入侧与电感L21连接的一端同时经电容C27接地。

上述二极管D21和二极管D22为小型高速开关二极管，二极管D23为整流二极管，二极管D24为稳压二极管，二极管D25为阻尼二极管。

为了对蓄电池5充电，本实施例进一步采用磁吸式充电方式对蓄电池充电。如图6所述，该杀菌仪进一步包括为蓄电池充电的充电底座，充电底座底部采用稍微重一点的材质(HT150)，使得重心下移，充电过程更加稳固。壳体手持部内设置有磁吸式充电单元，磁吸式充电单元通过其与充电底座之间的磁力将两者固定，然后通过磁吸式充电单元为蓄电池充电。这里的磁吸式充电单元可以采用本领域已经披露的常规结构来实现。充电底座上进一步设置用于显示杀菌仪充电程度的指示灯，方便观察充电进程。此外，如图6所示，充电底座底部还可以进一步设置电源线整理凹槽。

为了适用于不同环境，本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪能够满足三种工作模式：手部杀菌模式、新鲜果蔬杀菌模式和全屋杀菌模式。为了满足上述三种功能模式的要求，本实施例将喷射区域的针电极被划分为四组：A组、B组、C组和 D组。A组和C组的针电极覆盖手部区域；由于果蔬之间间隙较大，不需要将所有针电极都打开，可以将A组和B组的针电极覆盖区域设计为间隔启动或者隔排启动的方式；当A组、B组、C组和D组针电极全部启动时，为全屋杀菌模式。在具体实现方式中，所述杀菌仪喷头装置中包括55个喷头及55根针电极，对喷头及对应针电极按照从左到右、从上到下的顺序进行编号，记为1-55，设A组包含喷头及相应针电极的编号为：12-14，22-24，32-34，42-44；B组包含喷头及相应针电极编号为：1-5，10，11，15，16，21，25，30，31，35，36，41，45，50-55；C组包含喷头及相应针电极编号为：7-9，17-19，27-29，37-39，47-49；D组包含喷头及相应针电极编号为：6，20，26，40，46。

每组针电极由一个开关控制，即每组的各针电极通过导线与控制该组的开关连接；具体实现方式中，可以先将所有针电极分别通过55根导线接入整理分线装置，然后整理分线装置按照A组-D组设置方式，分为四束导线，每束导线包含按照A 组-D组方式设置的各个针电极连接的导线，每束导线接入电路板上设置的相应模块；每束导线由模块中的开关控制，即模块中的开关可以控制该组模块对应的针电极的导通。如图7所示，工作模式控制电路包括开关S1-S5，开关S1与高压放电电路的高压电输出端连接，用于启动高压放电电路；开关S2用于控制A组针电极；开关S3用于控制B组针电极；开关S4用于控制C组针电极；开关S5用于控制D 组针电极；S1、S2、S5形成串联电路，S3和S4并联后接入S2和S5之间的串联电路。针对不同杀菌环境，工作模式使用喷头模块的组合不同，其中手部杀菌模式通过控制开关S2、S4的闭合采用A+C组，新鲜果蔬杀菌模式通过控制开关S2、 S3的闭合采用A+B组，全屋杀菌模式通过控制开关S2、S3、S4、S5的闭合采用 A+B+C+D组，如图8。如图9所示，所有针电极使用模式均为非对称的针-板电极放电模式，针端为正极，在进行使用的过程中，所待杀菌对象的表面为负极(即待杀菌对象表面接地)，由此构成针-板电晕放电模式。这里开关S1-S5均采用继电器。

为了实现对上述直流电晕放电电路和工作模式控制电路的控制，本实施例采用的控制单元为MSC-51单片机或PLC可编程逻辑控制器。滑动开关与控制单元的信号输入端连接。本实施例中，滑动开关可以由开关S1实现；这样，滑动开关有两个档位，分别为电源总开关档位(开关S1断开)和直流电晕放电档位(开关S1闭合)。默认，滑动开关处于电源关断状态(即处于电源总开关档位)，将S1闭合，滑动开关置于直流电晕放电档位，接通直流电晕放电电路。为了便于对控制单元操作，本实施例在杀菌仪壳体上进一步设计有与控制单元连接的操作面板，操作面板上设计有用于工作模式选择的按钮，每按一次按钮改变一次工作模式。

此外，为了方便缝隙角落的杀菌，可以使杀菌仪头部截面宽度小于与中间部宽度，从而形成弯折结构，便于杀菌仪喷射区域深入缝隙角落。

上述手持低温等离子体杀菌仪的操作流程为：将滑动开关打到直流电晕放电档位，通过操作面板上的按钮选择工作模式即可进行杀菌工作；蓄电池为直流电晕放电电路供电，使针电极与待杀菌对象表面之间形成针-板放电，产生低温等离子体，低温等离子体在喷头处喷出，喷头处设置陶瓷绝缘绝热板，防止喷头温度过高对杀菌仪壳体的损坏。

杀菌结束后，将滑动开关置于电源总开关位置即可。

实施例2

本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪是在实施例1提供的手持低温等离子体杀菌仪进一步改进，将实施例1中的直流电晕放电电路替换为交流电晕放电电路。

本实施例中使用的交流电晕放电电路，如图10所示，其包括交流电源、自耦变压器T11、隔离变压器T12、无晕试验变压器T13和耦合电容C11组成；所述自耦变压器T1两端并联于交流电源的两端，自耦变压器T11上的滑动触点作为电信号输出端；所述隔离变压器T12的输入侧一端接入自耦变压器T11的滑动触点，另一端接地；所述无晕试验变压器T13的输入侧接入隔离变压器T12的输出侧，所述耦合电容C11两端并联于无晕试验变压器T13的输出侧；所述无晕试验变压器 T13的输出侧作为高压电输出端，无晕试验变压器T13的输出侧还串联有保护电阻 R11。交流电源为家用220V交流电源。通过具有滑动触点的自耦变压器T11获得可任意调节的交流电压；隔离变压器起到保护、滤波等作用，这是因为隔离变压器T12的输出端与输入端是完全“短路”隔离的；经变压后的电压强度较高，容易产生局部电晕放电、外部悬浮放电等干扰，从而影响被试电气设备的准确性，故这里进一步采用无晕试验变压器T13进行调节变压作用；通过变压器T13调节的高压经保护电阻R11及耦合电容C11作用于高压电极组件的针电极，实现交流电晕放电产生低温等离子体作用。

本实施例中，滑动开关有两个档位，分别为电源总开关档位和交流电晕放电档位。默认，滑动开关处于电源关断状态(即处于电源总开关档位)，通过滑动滑动开关，可以选择交流电晕放电档位，接通交流电晕放电电路。

本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪的操作流程为：通过可插拔电源线，将等离子体杀菌仪接通家用交流电源，并将滑动开关置于交流电晕放电档位。通过操作面板上的按钮选择工作模式即可进行杀菌工作；交流电源为交流电晕放电电路供电，使针电极与待杀菌对象表面之间形成针-板放电，产生低温等离子体，低温等离子体在喷头处喷出，喷头处设置陶瓷绝缘绝热板，防止喷头温度过高对杀菌仪壳体的损坏。

杀菌结束后，关闭电源开关即可。

实施例3

本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪是对实施例1和实施例2提供的手持低温等离子体杀菌仪进一步改进，将交流电晕放电电路和直流电晕放电电路相结合，同时安装在电路板4上。

为了适用于不同环境，本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪能够满足五种工作模式：直流电晕放电电路下的手部杀菌模式、新鲜果蔬杀菌模式和全屋杀菌模式，以及交流电晕放电电路下的轻度全屋杀菌模式和全屋杀菌模式。

为了满足上述五种功能模式的要求，本实施例除了前面将喷射区域的针电极被划分为六组：A组、B组、C组、D组、E组和F组；A组-D组设置方式见实施例 1。E组包含喷头及相应针电极的编号为：1-5，6，8，10，11，13，15，16，18，20，21，23，25，26，28，30，31，33，35，36，38，40，41， 43，45，46，48，50，51-55；F组包含喷头及相应针电极的编号为：7，9， 12，14，17，19，22，24，27，29，32，34，37，39，42，44，47， 49。本实施例中，先将所有针电极分别通过55根导线接入整理分线装置6，然后整理分线装置按照A组-F组设置方式，分为六束导线，每束导线包含按照A组-F组方式设置的各个针电极连接的导线，每束导线接入电路板上设置的相应模块；每束导线由模块中的开关控制，即模块中的开关可以控制该组模块对应的针电极的导通。

本实施例提供的工作模式控制电路原理图，如图12所示。工作模式控制电路包括开关S11-S21，开关S11与直流电晕放电电路的高压电输出端连接，用于启动直流电晕放电电路；开关S21与交流电晕放电电路的高压电输出端连接，用于启动交流电晕放电电路。S11与S21采用联动控制。

对于直流电晕放电电路，开关S12用于控制A组针电极；开关S13用于控制B 组针电极；开关S14用于控制C组针电极；开关S15用于控制D组针电极；S11、 S12、S15形成串联电路，S13和S14并联后接入S12和S15之间的串联电路。针对不同杀菌环境，工作模式使用喷头模块的组合不同，其中手部杀菌模式通过控制开关S12、S13的闭合采用A+B组，新鲜果蔬杀菌模式通过控制开关S12、S14的闭合采用A+C组，全屋杀菌模式通过控制开关S12、S13、S14、S15的闭合采用 A+B+C+D组，如图7所示。

对于交流电晕放电电路，开关S22用于控制E组针电极；开关S23用于控制F 组针电极；S21、S22、S23形成串联电路。针对不同杀菌环境，工作模式使用喷头模块的组合不同，其中轻度全屋杀菌模式通过控制开关S22的闭合采用E组，全屋杀菌模式通过控制开关S22、S23的闭合采用E+F组，如图11所示。

这里，开关S11-S23均采用继电器。

本实施例中，滑动开关可以由开关S11和开关S12实现；这样，滑动开关有三个档位，分别为电源总开关档位(开关S11、S21断开)、直流电晕放电档位(开关S11闭合，S21断开)和交流电晕放电档位(开关S21闭合，S11断开)。默认，滑动开关处于电源关断状态(即处于电源总开关档位)；将开关S11闭合，滑动开关置于直流电晕放电档位，接通直流电晕放电电路；将开关S21闭合，滑动开关置于交流电晕放电档位，接通交流电晕放电电路。

上述手持低温等离子体杀菌仪的操作流程为：将滑动开关打到直流电晕放电档位(或交流电晕电源放电档位)，通过操作面板上的按钮选择相应高压放电电路下的工作模式即可进行杀菌工作，针电极与待杀菌对象表面之间形成针-板放电，产生低温等离子体，低温等离子体在喷头处喷出，喷头处设置陶瓷绝缘绝热板，防止喷头温度过高对杀菌仪壳体的损坏。

家用手持杀菌仪在充电时，如要进行消毒杀菌工作，也可选择相应工作模式，采用交流式电晕放电原理，静置于屋内处于工作状态，由于低温等离子体的弥漫性，达到一定程度的全屋杀菌效果。

实施例4

本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪是对实施例1、实施例2或实施例3 提供的手持低温等离子体杀菌仪进一步改进。如图13所示，以触摸显示屏7作为操作面板，以减少按钮、方便操作。还可以在调节模式时，设计相应的动画，以演示喷头使用数量及模式。

当然，也可以进一步设置相应的手机APP软件，将手持低温等离子体杀菌仪控制单元通过蓝牙等方式与手机APP连接，通过手机APP对手持低温等离子体杀菌仪进行操作。

由于本发明提供的手持低温等离子体杀菌仪在切断电源后，产生的各种活性粒子能够在数毫秒内消失，所以无需通风，不会对人员构成伤害，安全可靠。因此，本实施例提供的手持低温等离子体杀菌仪是一种操作简单、体型轻量的低温等离子体杀菌设备，利用低温等离子体的杀菌原理，采用交/直流电晕放电产生等离子体技术，从而导致人体皮肤及其周围的细菌结构的改变或能量的转换，从而致使细菌死亡，实现其杀菌的作用。由于新冠病毒肺炎的肆虐，冷链产品的安全受到人们的普遍关注，利用低温等离子体，不仅可以对冷链食品、新鲜的瓜果蔬菜进行杀菌消毒，同时，低温等离子体对新鲜蔬菜等具有一定的保鲜效果。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于包括壳体，设置于壳体内的高压电极组件、电路板、设置于电路板上的高压放电电路和工作模式控制电路以及用于控制高压放电电路和工作模式控制电路的控制单元；

所述壳体包括自上而下连为一体的头部、中间部和手持部；所述头部设计有等离子体喷射区域，所述喷射区域设置有若干喷头；所述手持部设计有便于手持的波纹槽；

所述高压放电电路，设置在壳体中间部内，其包括安装在电路板上的交流电晕放电电路和直流电晕放电电路；

所述高压电极组件，设置在壳体头部内，其包括高压正极板以及安装在高压正极板上与喷头数量匹配的针电极，且针电极伸入至喷头中部；将所述喷射区域的针电极被划分为六组：A组、B组、C组、D组、E组和F组，每组针电极由一个开关控制；A组-D组适用于直流电晕放电电路，E组和F组适用于交流电晕放电电路；直流电晕放电电路接通时，A组和C组的针电极覆盖手部区域，A组和C组同时启动，此时为手部杀菌模式；A组和B组的针电极覆盖区域设计为间隔启动或者隔排启动，此时为新鲜果蔬杀菌模式；A组、B组、C组和D组针电极全部启动，此时为全屋杀菌模式；交流电晕放电电路接通时，E组的针电极覆盖手持低温等离子体杀菌仪的周向及中间区域；E组针电极覆盖区域以外的区域由F组的针电极覆盖；E组针电极启动，此时为轻度全屋杀菌模式；E组和F组针电极同时启动，此时为常规全屋杀菌模式；

所述工作模式控制电路，设置于所述高压放电电路的高压电输出端与高压电极组件之间；

所述控制单元用于控制高压放电电路以及工作模式控制电路，选择与待杀菌环境匹配的工作模式及高压放电电路；

通过工作模式控制电路，将所述高压放电电路的输出端与喷射区域一组以上的针电极连接；接通高压放电电路，以待杀菌对象表面为负极，相应针电极与待杀菌对象表面构成针-板电晕放电，产生低温等离子体，实现对待杀菌对象表面的杀菌处理。

2.根据权利要求1所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于所述壳体头部安装有与等离子体喷射区域匹配的陶瓷绝缘板；所述喷头从陶瓷绝缘板开设的对应通孔中穿出。

3.根据权利要求1或2所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于所述交流电晕放电电路包括交流电源、自耦变压器T11、隔离变压器T12、无晕试验变压器T13和耦合电容C11组成；所述自耦变压器T11两端并联于交流电源的两端，自耦变压器T11上的滑动触点作为电信号输出端；所述隔离变压器T12的输入侧一端接入自耦变压器T11的滑动触点，另一端接地；所述无晕试验变压器T13的输入侧接入隔离变压器T12的输出侧，所述耦合电容C11两端并联于无晕试验变压器T13的输出侧；所述无晕试验变压器T13的输出侧作为高压电输出端，无晕试验变压器T13的输出侧还串联有保护电阻R11。

4.根据权利要求1或2所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于所述直流电晕放电电路包括电源子电路、脉冲发生子电路以及高压保护电路；所述电源子电路包括电源稳压芯片及其外围电路，所述电源稳压芯片的信号输入端接入直流电源输出端，所述电源稳压芯片的信号输出端接入脉冲发生子电路；所述脉冲发生子电路包括脉冲发生器、脉冲调节单元、激励单元，脉冲发生器与脉冲调节单元并联后接入电源稳压芯片的信号输出端，脉冲发生器的信号输出端经激励单元反极性激励后经高压保护电路输出至高压电极组件的高压正极板。

5.根据权利要求4所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于所述脉冲发生器型号为NE555，其引脚4和引脚8接入电源稳压芯片的输出端，引脚3经串联的电阻R22和电阻R23接地。

6.根据权利要求5所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于所述脉冲调节单元包括电位器VR21、电位器VR22、二极管D21和二极管D22，所述电位器VR21、二极管D21和二极管D22串联接入脉冲发生器的引脚7、同时经电阻R21接入电源稳压芯片的输出端，电位器VR21的滑动触头分别与电位器VR22的一端及滑动触头连接，电位器VR22的另一端分别接入脉冲发生器的引脚6和引脚2；所述激励单元包括三极管TR21和脉冲变压器T21，三极管TR21的基极接入电阻R22和电阻R23连接导线上，集电极接入脉冲变压器T21输入侧的一端，发射极接地；所述脉冲变压器T21输入侧的另一端经电阻R25接入直流电源输出端，脉冲变压器T21输出侧一端接入高压保护电路，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于所述高压保护电路包括第一高压保护子电路和第二高压保护子电路；第一高压保护子电路包括单相晶闸管TR23、二极管D24和电位器VR23，单相晶闸管TR23阳极接入三极管TR21的集电极，阴极经串联的电阻R26与二极管D24输入端连接，控制极直接与二极管D24输入端连接；二极管D24的输出端分为两条支路，一条支路经电阻R27接地，另一条支路与电位器VR23的一端连接；电位器VR23的另一端分为两条支路，一条支路与滑动触点经电容C29接地，另一条支路经二极管D23接入第二高压子电路；所述第二高压子电路包括变压器T22、电感L21和二极管D26，变压器T22输入侧一端分别与三极管TR22的集电极和二极管D23的输入端连接，另一端经电感L接入直流电源输出端，变压器T22输出侧一端接地，另一端经二极管D26作为高电压输出端。

8.根据权利要求1所述的手持低温等离子体杀菌仪，其特征在于进一步包括为直流电源充电的充电底座，所述壳体手持部内设置有磁吸式充电单元，磁吸式充电单元通过其与充电底座之间的磁力将两者固定。

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