CN202288940U - 一种大气压低温等离子体射流灭菌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，包括气体容器、气体质量流量计、聚四氟乙烯块、聚四氟乙烯管、喷嘴、载物台、高压电源，所述的气体容器、气体质量流量计、导气管、陶瓷管A依次连接，陶瓷管A末端插入聚四氟乙烯管内；聚四氟乙烯管外表面套有金属管，内表面为聚四氟乙烯层，上方放置聚四氟乙烯块，下方连接喷嘴；聚四氟乙烯管内部设有陶瓷管B，陶瓷管B内部插入高压电极；高压电极末端连接高压电源。本实用新型解决了平板式电极放电间隙较小，不能处理较大尺寸物体的局限，解决了将样品直接放入放电区域导致的待处理物体影响气体放电的现象，并且可以用于处理热敏材料和生物组织，安全性能好。

Description

一种大气压低温等离子体射流灭菌装置

技术领域

本实用新型属气体放电技术及其应用领域，特别是涉及一种大气压低温等离子体射流灭菌装置。

背景技术

低温等离子体中存在大量的化学活性粒子、带电粒子和紫外光，如O、O₃、OH、N₂ ⁺等，这些都是能够有效灭菌的主要因素；并且等离子体的气体温度较低，接近或稍高于室温，不会对一些热敏材料和生物材料如塑料、橡胶、食品、皮肤和组织等造成热损伤；且等离子处理无化学物质或有毒物质残留，属于绿色无污染的处理技术，因此低温等离子体被认为是下一代主要消毒灭菌技术之一。另外，低温等离子体在新型功能材料合成、材料表面改性、工业废水废气处理等领域已显示出极好的应用前景。大气压等离子体放电技术可以在大气压下直接产生低温等离子体，使其摆脱了真空的限制，摒弃了昂贵的真空设备、复杂的操作步骤和过程，降低了等离子体使用成本，从而为其在大规模工业生产的应用提供了可能性。

大气压低温等离子体通常在两个平行板之间产生，将待处理的样品放在等离子体区域内进行处理。为获得均匀稳定等离子体，电极表面通常覆盖有绝缘介质层，也即介质阻挡放电，这种放电形式虽然可以避免大气压气体放电形成电弧，但是在实际应用过程中主要存在下列问题：1)放电间隙狭小，一般为几个毫米，不能处理体积较大的物体；2)等离子体处理时，放入放电区域内部的待处理物体的尺寸、形貌及材料性质会影响气体放电，从而导致放电不均匀，影响连续化处理过程的均匀稳定性。这些问题都限制了大气压低温等离子体的大规模工业化应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，解决平板式电极放电间隙较小，不能处理较大尺寸物体的局限，解决将样品直接放入放电区域导致的待处理物体影响气体放电的现象，并使其可以用于处理热敏材料和生物组织。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，包括气体容器、气体质量流量计、聚四氟乙烯块、聚四氟乙烯管、喷嘴、载物台、高压电源，所述的气体容器、气体质量流量计、导气管、陶瓷管A依次连接，所述的陶瓷管A末端穿过聚四氟乙烯块后插入聚四氟乙烯管内；所述的聚四氟乙烯管为中空圆柱形容器，外表面套有金属管，内表面为聚四氟乙烯层，上方放置聚四氟乙烯块，下方连接喷嘴；所述的喷嘴正下方设有载物台；所述的聚四氟乙烯管内部中轴线位置设有陶瓷管B，所述的陶瓷管B下端封闭，中下部分插入陶瓷管C内，所述的陶瓷管C下端同轴连通陶瓷管D，所述的陶瓷管D插入并穿过喷嘴；所述的陶瓷管B内部插入高压电极，上端穿过聚四氟乙烯块向外伸出；所述的高压电极末端连接高压电源，所述的高压电源的地电极与金属管相连并接地。

所述的气体容器为一个或多个。

所述的气体容器中充入工作气体，所述的工作气体为惰性气体。

所述的惰性气体为氦气或氩气或两者的混合气体。

所述的金属管由不锈钢金属材料制成。

所述的高压电源为频率在1KHz～100KHz之间的正弦或脉冲高压电源。

有益效果

本实用新型相比现有技术具有以下有益效果：

(1)解决了平板式电极放电间隙较小，不能处理较大尺寸物体的局限，使得该装置可以有效处理体积较大且形状复杂的三维物体；

(2)利用电离和激发空气产生的活性粒子处理样品，解决了将样品直接放入放电区域导致的待处理物体的尺寸、形貌及状态会影响气体放电的现象，解决了放电不均匀，影响连续化处理过程的均匀稳定性问题；

(3)工作气体为惰性气体，并利用空气作为活性气体，一方面降低了气体使用成本，而且不会产生影响环境的有害物质；

(4)聚四氟乙烯管内部气路简单而巧妙的设计，增加了工作气体在中空的聚四氟乙烯管内的路程，避免了放电向气源的延伸，提高了使用的安全性能；

(5)聚四氟乙烯管外面套有接地的不锈钢金属管，屏蔽了装置中高压电极的电磁辐射，解决了使用安全性，满足手持操作的要求；

(6)产生的等离子体的气体温度接近室温，可以处理热敏材料和生物组织，如塑料、橡胶、食品、纤维、皮肤等，大大扩宽了大气压低温等离子射流的应用范围。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型等离子体射流装置部分剖面图；

1.聚四氟乙烯管 2.金属管 3.陶瓷管A 4.高压电极 5.陶瓷管B6.高压电源 7.聚四氟乙烯块 8.气体容器 9.气体质量流量计10.导气管 11.等离子体射流 12.载物台 13.喷嘴 14.陶瓷管D15.陶瓷管C 16.聚四氟乙烯层

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1、图2所示，本实用新型包括气体容器8、气体质量流量计9、聚四氟乙烯块7、聚四氟乙烯管1、喷嘴13、载物台12、高压电源6，所述的气体容器8、气体质量流量计9、导气管10、陶瓷管A3依次连接，所述的陶瓷管A3末端穿过聚四氟乙烯块7后插入聚四氟乙烯管1内；所述的聚四氟乙烯管1为中空圆柱形容器，外表面套有金属管2，内表面为聚四氟乙烯层16，上方放置聚四氟乙烯块7，下方连接喷嘴13；所述的喷嘴13正下方设有载物台12；所述的聚四氟乙烯管1内部中轴线位置设有陶瓷管B5，所述的陶瓷管B5下端封闭，中下部分插入陶瓷管C15内，所述的陶瓷管C15下端同轴连通陶瓷管D14，所述的陶瓷管D14插入并穿过喷嘴13；所述的陶瓷管B5内部插入高压电极4，上端穿过聚四氟乙烯块7向外伸出；所述的高压电极4末端连接高压电源6，所述的高压电源6的地电极与金属管2相连并接地。

所述的气体容器8为一个或多个。

所述的气体容器8中充入工作气体，所述的工作气体为惰性气体。

所述的惰性气体为氦气或氩气或两者的混合气体。

所述的金属管2由不锈钢金属材料制成。

所述的高压电源6为频率在1KHz～100KHz之间的正弦或脉冲高压电源。

本实用新型使用时，打开单一或多个气体容器8，气体经过混合后，调节气体质量流量计9控制气体流量，工作气体通过导气管10，经由陶瓷管A3通入聚四氟乙烯管1内，通过陶瓷管C15。打开连接好的高压电源6，调节到设定值后，开启高压电源6功率输出，在高压电源6的驱动下，产生介质阻挡放电，形成等离子体射流11。等离子体射流11经由喷嘴13中包裹的陶瓷管D14喷出，进一步电离和激发空气中的活性粒子，并到达载物台12上的待处理物体表面。

在外加电源V＝9kV、氦气流量21/min下，使用本实用新型处理金黄色葡萄球菌的细胞，经等离子体射流11处理后，扫描电子显微镜照片显示金黄色葡萄球菌的细胞形貌被完全破坏，细胞表面可以明显地看到裂纹和空洞，测量此时的等离子体的气体温度发现，等离子体宏观温度仅为35℃。详细的研究表明，本实用新型该条件下可以在120s内完全杀死百万(10⁶)数量级的细胞，达到极好的灭菌效果。

Claims (6)

1.一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，包括气体容器(8)、气体质量流量计(9)、聚四氟乙烯块(7)、聚四氟乙烯管(1)、喷嘴(13)、载物台(12)、高压电源(6)，其特征在于：所述的气体容器(8)、气体质量流量计(9)、导气管(10)、陶瓷管A(3)依次连接，所述的陶瓷管A(3)末端穿过聚四氟乙烯块(7)后插入聚四氟乙烯管(1)内；所述的聚四氟乙烯管(1)为中空圆柱形容器，外表面套有金属管(2)，内表面为聚四氟乙烯层(16)，上方放置聚四氟乙烯块(7)，下方连接喷嘴(13)；所述的喷嘴(13)正下方设有载物台(12)；所述的聚四氟乙烯管(1)内部中轴线位置设有陶瓷管B(5)，所述的陶瓷管B(5)下端封闭，中下部分插入陶瓷管C(15)内，所述的陶瓷管C(15)下端同轴连通陶瓷管D(14)，所述的陶瓷管D(14)插入并穿过喷嘴(13)；所述的陶瓷管B(5)内部插入高压电极(4)，上端穿过聚四氟乙烯块(7)向外伸出；所述的高压电极(4)末端连接高压电源(6)，所述的高压电源(6)的地电极与金属管(2)相连并接地。

2.如权利要求1所述的一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，其特征在于：所述的气体容器(8)为一个或多个。

3.如权利要求1所述的一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，其特征在于：所述的气体容器(8)中充入工作气体，所述的工作气体为惰性气体。

4.如权利要求1所述的一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，其特征在于：所述的惰性气体为氦气或氩气或两者的混合气体。

5.如权利要求1所述的一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，其特征在于：所述的金属管(2)由不锈钢金属材料制成。

6.如权利要求1所述的一种大气压低温等离子体射流灭菌装置，其特征在于：所述的高压电源(6)为频率在1KHz～100KHz之间的正弦或脉冲高压电源。

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