CN201874265U - 设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空气消毒净化技术领域，具体涉及设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室。包括空气净化单元、脉冲电源、控制器、手术台、数据传输C型臂、手术灯、格栅地板。所述的空气净化单元是等离子体反应器，设有正电极和负电极，正电极是由若干条耐氧化的金属带设在同一平面内按等距离平行排列制成一个组件，负电极是铝板或不锈钢板制成。还设有若干条由铝棒或不锈钢条制成的阻止微放电导电轨，所述的正电极的两端是分别固定在阻止微放电导电轨上相对应位置上的。本设计手术设施完备，又能高效杀灭细菌、病毒，降解TVOC，消除异味，去除颗粒状的气溶胶；而且节能，可靠性好、工作寿命长，能作动态消毒。

Description

设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室

技术领域：

本实用新型属于空气消毒净化技术领域，具体涉及设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室。

背景技术：

医院是特殊环境，病人密集、流动性大，空气污染严重；尤其是装有闭式空调系统病房、手术室，有利于病毒和细菌类微生物繁衍，容易引起疾病传播，发生二次感染，导致手术治疗失败。特别是前几年的SARS、禽流感，现阶段的甲型H1N1流感病毒的爆发，医院已成为人们关注的高危点。

空气中的病毒和细菌类微生物大多以分散颗粒状的气溶胶形式存在，人流大，尘埃粒子越多，其微生物的含量也就越高。空气中尘埃粒子数与空气细菌浓度呈正比相关。据美国CDC调查表明，空气中浮游物中的细菌浓度在700～1800cfu/m³时有发生医院内感染的危险性。病人携带的病原微生物易通过气溶胶形式经空气传播，造成交叉感染。因此重视和强调呼吸内科病房空气品质的改善，遏制影响空气品质的不良因素，有利于降低医院内感染率的发生。

特别强调的是甲型H1N1流感造成全球性大范围感染人数已经无法统计，世界卫生组织发表的最新疫情公报称：全球甲流死亡人数超过万人，其中美国占了大部。甲型H1N1流感的感染途径主要是空气，感染性病原体通常附在空气中≤5μm浮游微粒上，随空气流动而扩散，被感染者因吸入这种空气而致病；再是飞沫感染：患者咳嗽、打喷嚏、说话所产生的带病原体的口液飞沫在空气中漂浮，与患者近距离受感染的机率较大。

为此，专业人士对医院手术室的消毒净化等设施进行研究改进，技术方案不外乎紫外线型、臭氧、静电型等空气消毒净化装置。

静电型空气消毒净化装置利用高压静电异性相吸原理，吸附灰尘中的细菌。静电型空气净化装置——利用阳极放电，使空气中的颗粒物带正电荷，在库仑力的作用下，将带正电的颗粒物捕获在带负电的集尘装置上。它由离子化装置、集尘装置、送风装置及高压电源等部件构成，能够捕获Φ0.01μm以上的微粒，风阻小，除尘效率高达90％以上。缺点在于分解空气中的有害细菌、病毒及有机污染物能力是低的；细菌、病毒与颗粒物一起被捕获在带负电的集尘装置上，当电极板上的尘埃粒子积存较多而不及时清理，有二次污染之虞。

臭氧型空气消毒净化装置(市场称高能电子型)：

它利用高频电场加在介质隔离的两个电极上作沿面放电，在电介质表面积蓄大量的正或负电子，与空气中的分子发生作用；也有用电晕放电法，产生臭氧和其它物质；其实质是用臭氧的不稳定特性和强氧化作用杀菌消毒的。高能离子反应段工作时产生高能量、高浓度的离子群，其中正离子能穿透细菌细胞壁，深入细胞壁内部，破坏细胞电解质的平衡，损坏细胞膜，导致细菌、病毒的迅速死亡。高能离子反应器工作时产生的氧离子群具有极强的氧化活性，使生物大分子如DNA、ANA链断裂，将蛋白分子结构破坏，从而杀灭微生物；它还能降解TVOC，消除异味，它有效避免污物残留，无二次污染。

采用高能离子(臭氧)消毒特点：臭氧是一种强氧化剂，不宜在有易燃、易爆气体直接接触的场所；臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌杀灭能力低，也不能集尘。缺点是臭氧一旦泄漏，对人体呼吸道造成伤害，已被医院手术室、病房逐渐淘汰。

紫外线空气消毒净化型(UV)：

紫外线灭菌采用低气压汞蒸汽放电管在高电压电场作用下辐射出波长为253.7nm的紫外线杀灭细菌、病毒等微生物。紫外线灭菌系统把风机送来的空气予以杀菌消毒，同时还降解有机物和异味。

它的主要缺点是：紫外线属于不可见光，容易泄漏，对人体眼睛、皮肤会造成伤害；紫外线灯管工作寿命也只有8000小时。问题在于100m³房内达到卫生部关于医院II类环境标准，紫外线、臭氧要达到同样消毒效果的能耗相仿，为160——240W；特别是上述缺陷的存在，这也是目前医院很少采用的原因。

例如：申请号为200680031353.1，发明名称《医院手术室的新设计》，于2008年8月27日公开了一种现代化程度较高的医院手术室，包括能提供气体、真空和电流的一个箱，定向升降的手术台，作数据传输的C型臂和平板监视器，自动聚焦手术灯和机器人清洁器；在权项第39和78描述的是“至少一个安装于天花板的UV、臭氧或者UV和臭氧杀菌设备”，在权项第43和82描述的是“手术室被熏蒸消毒”技术方案。

该发明手术室设备先进无可非议，但是它设计了UV和臭氧杀菌设备，杀灭微生物、降解TVOC，消除异味虽然有效，对于分散颗粒状的气溶胶恰恰无能为力。再是臭氧泄漏对人体呼吸道造成伤害，紫外线泄漏对人体眼睛、皮肤也会造成伤害，包括熏蒸消毒，它们都不能用于动态消毒。医院手术室的动态消毒意义重大，因为人体本身是细菌、病毒污染源，手术进行中途再请病人和医务人员离开后消毒是异想天开。

发明内容：

本实用新型是为了解决现有技术的缺陷，提供一种手术设施完备，又能高效杀灭细菌、病毒，又能降解TVOC，消除异味，去除分散颗粒状的气溶胶；而且节能，可靠性好、工作寿命长，能作动态消毒的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室。

为了达到上述目的，本实用新型所设计的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，包括空气净化单元、脉冲电源、控制器、手术台、数据传输C型臂、静压箱、回风地沟、手术灯、阻尼层、格栅地板。手术室顶部设阻尼层，静压箱位于阻尼层上面，手术室底部设格栅地板，回风地沟位于格栅地板下面，手术室内设手术台、数据传输C型臂和手术灯，空气净化单元设在阻尼层上，脉冲电源的高压输出端与空气净化单元作电连接，控制器的输出端与脉冲电源的输入端电连接；阻尼层使流向手术室的空气流形成垂直单向流气幕。所述的空气净化单元是等离子体反应器，等离子体反应器内设有正电极和负电极，正电极是由若干条耐氧化的金属带设在同一平面内按等距离平行排列制成一个组件，共计n组(n为50以内整数)。所述的负电极是铝板或不锈钢板制成，共计n+1块。等离子体反应器内还设有若干条由铝棒或不锈钢条制成的阻止微放电导电轨，所述的正电极的两端是分别固定在阻止微放电导电轨上相对应位置上的；阻止微放电导电轨的两端各设置一个导电轨绝缘支架，并固定在反应器外壳相对应安装孔中；若干条阻止微放电导电轨用耐氧化导线作电连通。

优选地所述的手术室上部的静压箱进风口设有手术室风机，经风管连接，设有新风系统，新风系统从新风进口起依次设有新风过滤器、表冷器、加热器、新风风机、新风气闸，新风气闸安装在风管中。表冷器、加热器用于调节新风温度，新风气闸调节新风量。所述的手术室下部回风地沟出风口设有排风系统，排风系统设排风管道作连接，排风系统内装有排风风机和排风气闸，手术室内的部分废气从排风系统出风口排出，排风气闸调节排风量。所述的回风地沟与风管之间设有回风气闸，调节手术室内的部分回风量；所述的手术室进出口设有走廊，作隔离区域。

优选地所述的阻止微放电导电轨上设有等距离排列的凸部，正电极的两端是分别固定在相对应导电轨上的凸部顶端。阻止微放电导电轨的凸部上下对称两个设为一组，每根阻止微放电导电轨的凸部设n组，凸部顶端设置向外侧弯头。正电极两端设有不锈钢连接框，不锈钢连接框中间冲成方孔，所述的凸部顶端弯头套入不锈钢连接框方孔内。所述的负电极靠反应器外壳边的上、下两端各设一个凸出的负电极固定梢，反应器外壳对应处开凹槽对接紧固。

优选地所述的负电极表面是氧化处理的铝板制成，负电极的两面敷设纳米级TiO₂。

优选地所述的脉冲电源内设有一个半导体开关管Q1和脉冲升压变压器，半导体开关管Q1和脉冲升压变压器是按单端反激式逆变电路设置的。所述的半导体开关管Q1的漏极D与脉冲升压变压器的初级线圈同名端a1连接，开关管Q1的源极S经限流电阻器R1与输入直流电源DC负极连接，初级线圈异名端b1连接输入直流电源DC正极。初级线圈和次级线圈的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的。所述的脉冲升压变压器设有一个多槽绝缘线圈骨架，次级线圈是分三段至七段绕制在多槽绝缘线圈骨架相对应的凹槽内串联而成；每个线包上端各设有一个高压快恢复二极管，高压快恢复二极管的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管负极接在高电位线包的起始端。

优选地所述的初级线圈和次级线圈的内孔中设有磁芯作电磁耦合，磁芯的磁回路中设有磁气隙；所述的磁芯最佳设计用铁基超微晶铁心，也可以设置铁氧体磁心。

优选地所述的开关管Q1的G极设有驱动电路IC，驱动电路IC内设有振荡器ZTC、误差放大器WCF和比较器PWM，驱动电路IC是制成一个模块；也可以选用开关电源控制集成电路UC3842类替代。

优选地所述的制成正电极是由耐氧化的高电阻电热合金制成，也可以是铁铬铝合金材料制成；正电极的镍铬金属带的牌号为Cr20Ni80的高电阻电热合金，也可以是铁铬铝材料的牌号为0Cr27A17Mo2的高电阻电热合金；金属带宽度是1——2mm，厚度是0.05mm——0.20mm。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

本实用新型除了提供手术设施完备外，还设计手术室先进空气消毒净化器。所述的空气净化单元是等离子体反应器，反应器内设有正电极和负电极，正电极是由若干条耐氧化的金属带设在同一平面内按等距离平行排列制成一个组件，负电极是铝板或不锈钢板制成，还设有若干条由铝棒或不锈钢条制成的阻止微放电导电轨，正电极的两端是分别固定在阻止微放电导电轨上相对应位置上的。所以与现有技术相比，等离子体反应器内微放电效应被阻止，使每根正电极在直流强电场中作稳定的电晕放电，获得高强度等离子体。与放电极是锯齿状或尖针状的处于尖端放电状态相比，金属带的正电极是沿着带状四周均匀放电，空气中的氮气和氧气不会被激活，产生的臭氧和氮氧化物≤0.02mg/M³，获得等离子体强度是锯齿状或尖针状的2——4倍，能高效杀灭细菌、病毒，又能降解TVOC，消除异味。等离子体是电荷呈准中性的电离气体云，等离子体一离开反应器的高压电场，电离状态气体云立即被还原，与火焰离开蜡烛立即熄灭道理相通；因此用等离子体作杀毒因子对人体是安全的，可以作动态消毒。等离子体比起UV和臭氧的杀毒因子要强，反应器内的高压静电场能吸附粒径小至0.01μm分散颗粒状的气溶胶，而UV和臭氧型的杀毒设备更是无法相比的。

本实用新型的阻止微放电导电轨的两端各设置一个导电轨绝缘支架，并固定在反应器外壳相对应安装孔中，外壳可接地。金属外壳左右两边与负电极平衡部分同时兼有负电极作用，省略两片负电极板，使等离子体反应器的整体结构更紧凑、简单，而且安全。开发本发明重点关注的是：正电极的金属带在反应器中作电晕放电时，引起溅射导致电极损耗后，金属带损耗处因缺损后距离负电极板拉远，放电电流自然减小；反之金属带损耗较少部位放电电流自动增大。这样，正电极损耗处于自我调节状态，进一步延长其工作寿命，正电极的有效工作寿命可达8——12年，获得意想不到的效果。

本实用新型适用于医院手术室。它具有广谱杀菌效果：对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、白念株菌、霉菌及支原体、乙肝、流感等病毒均有高效的杀灭率。同时具有除尘、去血腥、去异味、降解甲醛、烟雾和TVOC等有机废气的功能。经实测：在20m³密封房间空气中人工喷染的白色葡萄球菌，本发明工作30min后的平均杀灭率为99.98％；工作60min的杀灭率可高达100％，甲醛降解率98.7％，悬浮粒子数≤350个/L(Φ≥0.5μm)，空气中留存臭氧量≤0.02mg/m³。

节能是显而易见的：本发明在200m³手术室内达到医院II类环境消毒标准的反应器消耗功率为16W，而达到同样效果的紫外线及臭氧的空气消毒净化器能耗至少为320W。本发明安全可靠、结构简单、安装方便、又节能。

等离子体用于空气消毒净化设备是近十几年事，以前的等离子体反应器正电极选用电晕放电优良的细金属丝，但是近几年被锯齿状或尖针状结构所取代。锯齿状或尖针状结构是静电型空气消毒净化设备首选，用于等离子体反应器不理想。究其原因是细金属丝放电寿命大都在三、四个月，凡是正在实施等离子体反应器放电正电极选用锯齿状或尖针状结构的空气消毒净化器的生产厂家，以前多数做过金属丝作为正电极的等离子体反应器。就是因为“断丝”才无可奈何改成尖针状、锯齿状电极的。

例如：中国发明专利申请号为200710038821.4，发明名称《拼装积木式窄间距静电场装置》说明书首页就提出：“细线容易断线的缺陷极大地影响了装置的可靠性。”在该发明的技术方案中提出：一种拼装积木式窄间距静电场装置，包括放电极(放电极即为正极)、收尘极(收电极即为负极)和绝缘子，放电极与收尘极间隔平行排列，放电极两端连接放电极连接件，放电极的下部为锯齿状，放电极的上部为管状，锯齿状放电极与收尘极形成收尘区，收尘极两端连接收电极连接件，放电极连接件和收电极连接件分别连接在绝缘子上。

上述发明创造的“放电极的下部为锯齿状”是不得已而为之。宁可牺牲消毒净化效果，以换取消毒净化器的工作寿命；摒弃细金属丝正电极而选用锯齿状或针尖状放电极的技术方案是一种偏见。

经过调查分析：多数技术人员为了解决等离子体反应器正、负电极之间的绝缘问题，选用绝缘材料作支架直接固定等离子体反应器金属丝的正电极。研究表明：介电常数高的绝缘材料对隔离高电位的正、负极是有好处，致命弱点是在等离子体反应器内就会产生微放电现象。介电常数越高的材料，其表面微放电现象愈甚。为了提升消毒净化效果，往往提高等离子体反应器的外加电源电压，是正电极周围形成的强电场，在等离子体的催化作用下导致金属丝与绝缘材料接触区域局部产生微放电。这种微放电现象产生的高能电子对绝缘材料和金属导电材料分子的电离和离解起到直接作用，分解产物是它们的氧化物及水。这就是等离子体反应器的放电正电极选用细金属丝容易被烧断的根源所在。现有技术中等离子体反应器的正电极选用细金属丝容易被烧断的根本原因——微放电效应没有被发现，对其物理上的原因也不明确，因而也就找不出解决阻止微放电效应的技术方案。本发明的“等离子体反应器内还设有若干条由铝棒或不锈钢条制成的阻止微放电导电轨，所述的正电极的两端是分别固定在阻止微放电导电轨上相对应位置上的”，是根据这一等离子体反应器内“微放电效应”作出的。

由此可见，本实用新型对于所属技术领域的技术人员是非显而易见的，并能够产生预想不到的技术效果。

附图说明：

图1是本实用新型医院手术室剖面结构示意图；

图2是本实用新型的空气净化单元半剖面的立体结构图；

图3是本实用新型的阻止微放电导电轨结构示意图；

图4是本实用新型的脉冲电源电原理图；

图5是本实用新型的脉冲升压变压器结构示意图；

图6是本实用新型的脉冲升压变压器电路图；

图7是本实用新型脉冲升压变压器输出高压放电电流波形图。

主要部件附图标记说明：

1-空气净化单元        2-脉冲电源       4-控制器

5--手术台             6-数据传输C型臂  7-静压箱

8-回风地沟            9-排风系统       10-走廊

11-手术室风机         12-回风气闸      13-手术灯

14-阻尼层             15-格栅地板      16-排风管道

17-风管               21-新风风机      22-新风气闸

23-表冷器             24-加热器        25-新风过滤器

26-新风系统           31-排风风机      32-排风气闸

101-正电极            102-负电极       103-阻止微放电导电轨

105-导电轨绝缘支架    108-反应器外壳   109-凸部

110-不锈钢连接框      111-负电极固定梢 212-多槽绝缘线圈骨架

214-初级线圈          215-次级线圈     216-脉冲升压变压器

217-高压快恢复二极管  218-磁气隙

具体实施方式：

下面参照附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

实施例1：

图1是本实用新型医院手术室剖面结构示意图；图2是本实用新型的空气净化单元半剖面的立体结构图；图3是本实用新型的阻止微放电导电轨结构示意图。

本实用新型设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，包括空气净化单元1、脉冲电源2、控制器4、手术台5、数据传输C型臂6、静压箱7、回风地沟8、手术灯13、阻尼层14、格栅地板15。手术室顶部设阻尼层14，静压箱7位于阻尼层14上面。手术室底部设格栅地板15，回风地沟8位于格栅地板15下面。手术室内设手术台5、数据传输C型臂6和手术灯13，空气净化单元1设在阻尼层14上。脉冲电源2的高压输出端与空气净化单元1作电连接，控制器4的输出端与脉冲电源2的输入端电连接。

控制器4设有消毒强度和开机时间程序控制的单片机。手术台5设有电动控制系统，方位或高低能调节到位。数据传输C型臂6顶部装有摄像头，经数据传输至显示器可观察手术进行状态，便于指导或教研。手术灯13设有多头LED聚光，便于手术台上的无影操作。阻尼层14使流向手术室的空气流形成垂直单向流气幕，从格栅地板15吸出，流入回风地沟8，避免二次污染。

所述的空气净化单元1是等离子体反应器，等离子体反应器内设有正电极101和负电极102，正电极101是由若干条耐氧化的金属带设在同一平面内按等距离平行排列制成一个组件，共计n组(n为50以内整数)；所述的负电极102是铝板或不锈钢板制成，共计n+1块；等离子体反应器内还设有若干条由铝棒或不锈钢条制成的阻止微放电导电轨103，所述的正电极101的两端是分别固定在阻止微放电导电轨上相对应位置上的；阻止微放电导电轨103的两端各设置一个导电轨绝缘支架105，并固定在反应器外壳108相对应安装孔中；若干条阻止微放电导电轨103用耐氧化导线作电连通。

等离子体反应器的进风口可加设一中效空气过滤器，以减轻等离子体反应器的颗粒物吸附量。

若干条耐氧化的金属带的正电极101的电晕放电电场是沿着正电极101的径向四周分布均匀。在实施中选用同体积的上述不同结构正电极的反应器，正、负电极放电距离也相同，包括电源配置等条件，耐氧化的金属带正电极101制成的反应器所产生的等离子体浓度是锯齿状或针尖状正电极的反应器的二倍以上，而且测定的臭氧指标只是锯齿状或针尖状的正电极反应器的四分之一，符合国家关于《室内空气质量标准》中的臭氧量≤0.16mg/m³的规定。

反应器外壳108可以是涂锌、镍等耐氧化层的铁板，还可用铝或不锈钢板轧制而成。必须说明的是本发明的反应器外壳108与负电极102平行的两边还兼任负电极功能，不但结构精巧简单，节省材料；而且整体牢固，性能稳定。

再一个技术方案：阻止微放电导电轨103上设有等距离排列的凹槽，正电极101的两端是分别固定在相对应阻止微放电导电轨103凹槽内；每根阻止微放电导电轨103的凹槽设n组。凹槽的宽度和深度与正电极101的金属带相配合，优点是定位精确，金属带在空气流中不易晃动，加工工艺简单；缺点是无弹性，工作时间久，正电极101的金属带会松弛。

实施例2：

本实用新型所述的手术室上部的静压箱7进风口设有手术室风机11，经风管17连接，设有新风系统26，新风系统26从新风进口起依次设有新风过滤器25、表冷器23、加热器24、新风风机21、新风气闸22，新风气闸22安装在风管17中；表冷器23、加热器24用于调节新风温度，新风气闸22调节新风量。

所述的手术室下部回风地沟8出风口设有排风系统9，排风系统9设排风管道16作连接，排风系统9内装有排风风机31和排风气闸32，手术室内的部分废气从排风系统9出风口排出，排风气闸32调节排风量；所述的回风地沟8与风管17之间设有回风气闸12，调节手术室内的部分回风量。回风量一般占消毒净化空气总量的70％，节约地铁站台空调能耗是显著的。所述的手术室进出口设有走廊10，作隔离区域。

实施例3：

所述的阻止微放电导电轨103上设有等距离排列的凸部109，正电极101的两端是分别固定在相对应导电轨上的凸部109顶端；阻止微放电导电轨103的凸部109上下对称两个设为一组，每根阻止微放电导电轨103的凸部109设n组，凸部109顶端设置向外侧弯头；正电极101两端设有不锈钢连接框110，不锈钢连接框110中间冲成方孔，所述的凸部109顶端弯头套入不锈钢连接框110方孔内；所述的负电极102靠反应器外壳108边的上、下两端各设一个凸出的负电极固定梢111，反应器外壳108对应处开凹槽对接紧固。

负电极铝板厚度设1～2.0mm，表面氧化处理，工作寿命长，外观亮丽。或制成负电极102的不锈钢板厚度0.5～1.5mm。实施中用焊接技术，有翘边现象出现。把负电极102弯边拧锣钉会出现装配误差，工艺上都不如本优先实施例。

所述的凸部109顶端弯头套入不锈钢连接框110方孔内；凸部109是厚度0.3～1mm的不锈钢弹性片。组装时，把不锈钢连接框110与正电极101两端依照所设计长度加工好，再把两端的不锈钢连接框110套入相应的阻止微放电导电轨的凸部109弯头，操作简便，技术指标一致性好。

本实用新型所述的每组上下对称的两个凸部109弯头处是按同极性屏蔽效应距离设计的，每根正电极101的金属带之间距离范围是按10～30mm排列。正电极101与负电极102之间的放电距离设计范围是6～20mm。正电极101与负电极102之间的距离是根据外加高压电源的电场强度设定的。

实施例4：

本实用新型所述的负电极102表面是氧化处理的铝板制成，负电极102的两面敷设纳米级TiO₂。利用等离子体反应器自身发出的紫外线激发TiO₂，消毒因子是低温等离子体加激发TiO₂所产生的自由基。等离子体和自由基是双重高效杀灭细菌病毒，降解挥发性有机化合物、污染物；还省去紫外线灯管和镇流器，获得意想不到的效果。纳米级TiO₂是带隙能3.2eV的锐钛矿型催化剂。

特别强调的是等离子体反应器负电极102表面氧化处理的铝板制成，上面层面容易敷设TiO₂。氧化处理生成的Al₂O₃层面薄，在18KV_P-P窄脉冲高压电场中不影响电晕放电。当等离子体反应器作电晕放电时，反应区发出的蓝光含有紫外线，波长为300——400nm，光强峰值位于357nm。而TiO₂的禁带宽度是3.2eV，对应紫外线波长阈值是387.5nm。实验表明TiO₂作空气消毒净化时，催化光源波长最好是≤387.5nm，反应区发出的紫外线波长峰值位于357nm是符合这一条件的。这样一来，紫外光源就可省掉，避免了紫外线放电灯损坏、对人体的伤害及紫外光源耗电量大的弊端。

二氧化钛(TiO₂)光催化净化技术是高科技前沿净化技术。光触媒是利用光源做催化反应促进有机物分解的光半导体物质，二氧化钛在紫外光线作用下，光源的能量激发TiO₂周围的气体分子产生活性极强的自由基。这些氧化能力极强的自由基几乎可以分解绝大部分有机物质与部分无机物质，产生具有强氧化能力的空穴，其能量相当于15000K的高温；自由基还能破坏细菌的细胞膜，使细胞质流失，进而氧化细胞核，而杀死细菌。它可以直接杀灭细菌和彻底分解有机物为CO₂和H₂O等无机无害小分子，达到杀菌，除臭，空气净化的效果。目前常用的光触媒是氧化能力极强的超微粒子化的二氧化钛，检测中心检测结果表明：光触媒对常见的细菌的杀灭率在99％以上。

本实用新型的光触媒二氧化钛(TiO₂)光催化净化技术，是依靠等离子体反应器本身产生紫外线的照射催化作用，避免紫外线放电灯容易损坏及耗电大的弊端；特别是使杀灭细菌和分解有机物效果加倍。

实施例5：

图4是本实用新型的脉冲电源电原理图；图5是本实用新型的脉冲变压器结构示意图；图6是本实用新型的脉冲变压器电路图。

图中所示：所述的脉冲电源2内设有一个半导体开关管Q1和脉冲升压变压器216，半导体开关管Q1和脉冲升压变压器216是按单端反激式逆变电路设置的；半导体开关管Q1和脉冲升压变压器是按单端反激式逆变电路设置的，逆变输出的窄脉冲电流上升速率高，产生的臭氧和氮氧化物≤0.02mg/M³。

所述的半导体开关管Q1的漏极D与脉冲升压变压器216的初级线圈214同名端a1连接，开关管Q1的源极S经限流电阻器R1与输入直流电源DC负极连接，初级线圈214异名端b1连接输入直流电源DC正极；初级线圈214和次级线圈215的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的；所述的脉冲升压变压器216设有一个多槽绝缘线圈骨架212，次级线圈215是分三段至七段绕制在多槽绝缘线圈骨架212相对应的凹槽内串联而成；每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管217，高压快恢复二极管217的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管217的负极接在高电位线包的起始端。脉冲电源2与等离子体反应器正电极101用高压导线213连接。

所设计按单端反激式逆变电路设置，获得高频窄脉冲驱动电流，在呈容性的等离子体反应器工作中不会出现打火之类故障。必须说明的是，反激式逆变器除了完成升压任务，还使与之连接的等离子体反应器与市电隔离，反应器的负电极和外壳可以直接安全接地，电磁屏蔽性能更好。

同时获得意想不到的有益效果是：反激式逆变器输出的脉冲电流是Q1在关断时使存储在脉冲升压变压器初级绕组内的磁能瞬间释放，获得18KV_P-P，工作频率40KH_Z，脉冲宽度4μS，上升时间70nS的窄脉冲高压电晕放电电流；再是当等离子体反应器意外短路，由于反激式脉冲变压器的隔离作用，即脉冲发生器关闭时脉冲变压器的次级才导通输出，因而脉冲电源的半导体开关管工作是安全的，保护电路只作辅助用。此设计可靠性高，开关管可以选用耐压600V的普通功率半导体管。

实施例6：

图5中，所述的初级线圈214和次级线圈215的内孔中设有磁芯作电磁耦合，磁芯的磁回路中设有磁气隙218；所述的磁芯最佳设计用铁基超微晶铁心，也可以设置铁氧体磁心。

初级线圈214是绕在初级绝缘线圈骨架211内，初级绝缘线圈骨架211和多槽绝缘线圈骨架212的内孔中设有铁基超微晶铁心作电磁耦合。铁基超微晶铁心的磁回路中设有磁气隙218，磁气隙218的设置宽度是0.15——0.4mm，是根据工作频率和输出功率予以调整。高压快恢复二极管217将次级线圈215每个线包作高频隔离，绕组的分布电容是按指数下降，有利于提高输出脉冲的上升沿和下降沿的速率；还可以降低对高压快恢复二极管217的反向耐电压要求，既降低成本、又增加工作可靠性，获得意想不到的效果。

高压快恢复二极管217的耐电压参数至少是12KV，恢复时间小于80nS。

实施例7：

所述的开关管Q1的G极设有驱动电路IC，驱动电路IC内设有振荡器ZTC、误差放大器WCF和比较器PWM，驱动电路IC是制成一个模块；也可以选用开关电源控制集成电路UC3842类替代。

另一种技术方案是选用开关电源控制集成电路IC1包括开关管是合用一块单片集成电路TOP225或TOP224制成，或是性能更好的单片五端开关电源IC1包括MC33374制成。

本实用新型所述的脉冲升压变压器216初级线圈设有瞬变二极管D1和快恢复二极管D2，反向串联后与初级线圈214并联，瞬变二极管D1的正极与电源正输出端DC连接，电容器C1与瞬变二极管D1并连。快恢复二极管D2的正极与开关管Q1漏极连接。瞬变二极管D1吸收Q1关断时产生的反向超过阈值的峰值电压，起箝位作用。本实施例当市电电压为220V时，瞬变二极管D1优选1.5KE250A型，工作电流4.2A，限幅电压237——263V。

本实用新型脉冲电源2工作原理：

市电由整流电路桥式整流，滤波电容器滤波得到直流电源DC。当开关管Q1被PWM脉冲激励而导通时，直流电源DC施加到脉冲升压变压器216初级线圈的两端，此时初级线圈214相当于一个纯电感，流过初级线圈214的电流线性上升，电源能量以磁能形式存储在初级线圈214的电感中；脉冲升压变压器216次级高压快恢复二极管217因反向而截止。当开关管Q1截止时，由于电感电流不能突变，初级线圈214两端电压极性瞬间反向，次级线圈215上的电压极性颠倒使高压快恢复二极管217正向导通，初级线圈214储存的能量瞬间释放，传送到次级线圈215升压，产生高压窄脉冲电流，提供给外接的等离子体反应器作电晕放电。

流经等离子体反应器的工作电流取样送至驱动电路IC内的误差放大器WCF和比较器PWM处理。当等离子体反应器工作时被损坏、老化、短路时的异常状态信号电流经过处理，比较器PWM的输出脉宽为零，开关管Q1被关闭，实现自动保护。同样，当等离子体反应器的工作电流因负载大小而变化，比较器PWM的输出脉宽也改变，控制开关管Q1导通时间，实现自动调整脉冲电源2输出功率，使等离子体反应器作稳定的电晕放电。

图7是本实用新型脉冲升压变压器216输出高压放电电流波形图。此放电电流波形是在脉冲升压变压器216的输出端外接等离子体反应器接地端的取样电阻器上测得的。数字式示波器显示表明：脉冲占空比为16％，脉冲宽度是3uS，脉冲上升时间为70nS。本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形一致性好，等离子体反应器的电晕放电稳定。

本实用新型的消毒因子是低温等离子体加激发TiO₂所产生的自由基。

等离子体对细菌细胞膜构成严重击穿和破坏；再是它能打开气体分子键，生成单原子分子、负氧离子、OH离子和自由氧原子、H₂O₂等自由基，具有极强的活化和氧化能力。它对细菌、病毒具有很强的杀伤力；它还能分解甲醛、苯、氡、氨气、一氧化碳、烟气、TVOC等高分子有毒有机物，转化成低分子无毒无味的无机物，如炭、水等；内部设置的等离子体反应器含静电场，能吸附小至0.01μm粒径的颗粒物，进一步净化空气。

本实用新型再加上二氧化钛(TiO₂)光催化在等离子体反应器发出的紫外光线作用下，激发TiO₂周围的气体分子产生活性极强的自由基。这些氧化能力极强的自由基几乎可以分解绝大部分有机物质与部分无机物质，达到杀菌，除臭，空气净化加倍的效果。

实施例8：

所述的制成正电极101是由耐氧化的高电阻电热合金制成，可以是铁铬铝合金材料制成；正电极101的镍铬金属带的牌号为Cr20Ni80的高电阻电热合金，也可以是铁铬铝材料的牌号为0Cr27A17Mo2的高电阻电热合金；它的最高使用温度是1400℃，耐氧化。

正电极101的金属带宽度是1～2mm，厚度是0.05～0.20mm，金属带薄的端面对准负电极102的平板面设置。金属带越薄，起晕电压越低，产生的等离子体浓度高；但是机械强度差。设计中金属带厚度取0.08～0.12mm效果佳。金属带正极放电损耗时，其放电端面表面积保持不变，有效工作寿命可达8——12年。本实施例的铁铬铝材料制成金属带有磁性，性能稍差。

另一个技术方案的正电极101是Ti3Al为基的钛合金材料制成。钛铝化合物为基的钛合金。与一般钛合金相比，钛铝化合物为基的Ti3Al(α2)和TiAl(γ)金属间化合物的最大优点是高温性能好，最高使用温度分别为816℃和982℃，抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻。

本实用新型是专为大、中型医院手术室设计，提供医务工作者、病人优越、舒适、消毒先进的环境，有利于病人早日康复。参照本发明的消毒设施也可用于ICU、隔离病房的空气消毒净化，包括办公楼、乃至家庭等的空气消毒净化。

以上所述，仅仅是参照附图的实施例对本实用新型作了进一步说明，并非对本实用新型的限定。在本实用新型的技术理念范围内，本领域技术人员可以按上述揭示的内容作出包括材质在内的各种方式简单变形或等同替代，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，包括空气净化单元(1)、脉冲电源(2)、控制器(4)、手术台(5)、数据传输C型臂(6)、静压箱(7)、回风地沟(8)、手术灯(13)、阻尼层(14)、格栅地板(15)；手术室顶部设阻尼层(14)，静压箱(7)位于阻尼层(14)上面，手术室底部设格栅地板(15)，回风地沟(8)位于格栅地板(15)下面，手术室内设手术台(5)、数据传输C型臂(6)和手术灯(13)，空气净化单元(1)设在阻尼层(14)上，脉冲电源(2)的高压输出端与空气净化单元(1)作电连接，控制器(4)的输出端与脉冲电源(2)的输入端电连接；阻尼层(14)使流向手术室的空气流形成垂直单向流气幕；

其特征在于所述的空气净化单元(1)是等离子体反应器，等离子体反应器内设有正电极(101)和负电极(102)，正电极(101)是由若干条耐氧化的金属带设在同一平面内按等距离平行排列制成一个组件，共计n组，n为50以内整数；所述的负电极(102)是铝板或不锈钢板制成，共计n+1块；等离子体反应器内还设有若干条由铝棒或不锈钢条制成的阻止微放电导电轨(103)，所述的正电极(101)的两端是分别固定在阻止微放电导电轨上相对应位置上的；阻止微放电导电轨(103)的两端各设置一个导电轨绝缘支架(105)，并固定在反应器外壳(108)相对应安装孔中；若干条阻止微放电导电轨(103)用耐氧化导线作电连通。

2.根据权利要求1所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的手术室上部的静压箱(7)进风口设有手术室风机(11)，经风管(17)连接，设有新风系统(26)，新风系统(26)从新风进口起依次设有新风过滤器(25)、表冷器(23)、加热器(24)、新风风机(21)、新风气闸(22)，新风气闸(22)安装在风管(17)中；表冷器(23)、加热器(24)用于调节新风温度，新风气闸(22)调节新风量；

所述的手术室下部回风地沟(8)出风口设有排风系统(9)，排风系统(9)设排风管道(16)作连接，排风系统(9)内装有排风风机(31)和排 风气闸(32)，手术室内的部分废气从排风系统(9)出风口排出，排风气闸(32)调节排风量；所述的回风地沟(8)与风管(17)之间设有回风气闸(12)，调节手术室内的部分回风量；所述的手术室进出口设有走廊(10)，作隔离区域。

3.根据权利要求1所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的阻止微放电导电轨(103)上设有等距离排列的凸部(109)，正电极(101)的两端是分别固定在相对应导电轨上的凸部(109)顶端；阻止微放电导电轨(103)的凸部(109)上下对称两个设为一组，每根阻止微放电导电轨(103)的凸部(109)设n组，凸部(109)顶端设置向外侧弯头；正电极(101)两端设有不锈钢连接框(110)，不锈钢连接框(110)中间冲成方孔，所述的凸部(109)顶端弯头套入不锈钢连接框(110)方孔内；所述的负电极(102)靠反应器外壳(108)边的上、下两端各设一个凸出的负电极固定梢(111)，反应器外壳(108)对应处开凹槽对接紧固。

4.根据权利要求1所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的负电极(102)表面是氧化处理的铝板制成，负电极(102)的两面敷设纳米级TiO₂。

5.根据权利要求1所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的脉冲电源(2)内设有一个半导体开关管Q1和脉冲升压变压器(216)，半导体开关管Q1和脉冲升压变压器(216)是按单端反激式逆变电路设置的；

所述的半导体开关管Q1的漏极D与脉冲升压变压器(216)的初级线圈(214)同名端a1连接，开关管Q1的源极S经限流电阻器R1与输入直流电源DC负极连接，初级线圈(214)异名端b1连接输入直流电源DC正极；初级线圈(214)和次级线圈(215)的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的；所述的脉冲升压变压器(216)设有一个多槽绝缘线圈骨架(212)，次级线圈(215)是分三段至七段绕制在多槽绝缘线圈骨架(212)相对应的凹槽内串联而成；每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管(217)，高压快恢复二极管(217)的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管(217)的负极接在高电位线包的起始端。 

6.根据权利要求5所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的初级线圈(214)和次级线圈(215)的内孔中设有磁芯作电磁耦合，磁芯的磁回路中设有磁气隙(218)；所述的磁芯设计用铁基超微晶铁心，或设置铁氧体磁心。

7.根据权利要求5所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的开关管Q1的G极设有驱动电路IC，驱动电路IC内设有振荡器ZTC、误差放大器WCF和比较器PWM，驱动电路IC是制成一个模块；也可以选用开关电源控制集成电路UC3842类替代。

8.根据权利要求1或3所述的设有等离子体空气消毒净化器的医院手术室，其特征在于所述的制成正电极(101)是由耐氧化的高电阻电热合金制成，也可以是铁铬铝合金材料制成；正电极(101)的镍铬金属带的牌号为Cr20Ni80的高电阻电热合金，也可以是铁铬铝材料的牌号为0Cr27A17Mo2的高电阻电热合金；金属带宽度是1——2mm，厚度是0.05mm——0.20mm。 

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