CN204191013U - 一种大面积低温等离子体射流发生器及灭菌装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大面积低温等离子体射流发生器及灭菌装置，等离子体射流发生器由辉光放电低温等离子体射流发生装置串联而成，所述辉光放电低温等离子体射流发生装置包括腔体和两个电极，腔体具有进气端口和出气端口，进气端口连接气体管路，腔体在出气端口形成窄缝腔体或者腔体整体为窄缝腔体，两个电极的放电端位于窄缝腔体的出气端口，电极连接电极电线，电极电线连接高压交流电或与其他辉光放电低温等离子体射流发生装置的电极电线串联。本实用新型大面积低温等离子体射流发生器与灭菌装置的灭菌腔连接，向灭菌腔喷洒低温等离子体。本实用新型可以实现辉光放电的阵列式和大面积、大体积放电。
Description
技术领域
本实用新型属于低温等离子领域，具体涉及一种大面积低温等离子体射流发生器及灭菌装置。
背景技术
等离子体产生方式主要有弧光放电、电晕放电、辉光放电、介质阻挡放电（DBD）和大气压下辉光放电（APGD）等几种。其中，弧光放电产生的等离子温度很高；电晕放电产生的低温等离子体主要分布在极不均匀电场中，能量过于集中，且这种放电较弱，产生等离子体及活性粒子的效率太低，很难获得大体积的等离子体。辉光放电一般在低气压下进行，所需的放电电压较低，电子的能量也较低。基于这些因素，以上几种放电均不适合实际应用。因此，可实际应用的是介质阻挡放电和大气压的辉光放电。随着低温等离子体技术的迅速发展，其在生物医学方面的应用优势亦非其他物理或者化学方法可比拟。目前制约低温等离子体应用的瓶颈问题是放电面积过小，难以获得大面积大体积的低温等离子体，因此无法大面积处理物体。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种大面积低温等离子体射流发生器，该电低温等离子体射流发生器可以实现辉光放电的阵列式和大面积、大体积放电。将其应用于灭菌装置，具有明显的杀菌效果。
本实用新型的技术方案是：一种大面积低温等离子体射流发生器，由辉光放电低温等离子体射流发生装置串联而成，所述辉光放电低温等离子体射流发生装置包括腔体和两个电极，腔体具有进气端口和出气端口，进气端口连接气体管路，腔体在出气端口形成窄缝腔体或者腔体整体为窄缝腔体，两个电极的放电端位于窄缝腔体的出气端口，电极连接电极电线，电极电线连接高压交流电或与其他辉光放电低温等离子体射流发生装置的电极电线串联。
作为一种优选方式，窄缝腔体由两片平行的陶瓷片密封形成，两个陶瓷片间隙1-3mm。
作为一种优选方式，串联电极的回路中连接有限流电阻，实现大电压、小电流输出，保证了大气压下的持续辉光放电。
作为一种优选方式，串联电极连接高频高压变压器。
作为一种优选方式，形成等离子体的放电气体为氩气。
本实用新型还提供了一种低温等离子灭菌装置，其核心是上述大面积低温等离子体射流发生器与灭菌腔连接，向灭菌腔喷洒低温等离子体。
本实用新型的有益效果是将若干辉光放电低温等离子体射流发生装置进行串联，实现了辉光放电的阵列式和大面积、大体积放电。同时对低温等离子体射流发生装置结构进行了优化，实现了大气压下的辉光放电，并防止了辉光放电向电弧放电的转化。
附图说明
图1本实用新型辉光放电低温等离子体射流发生装置的结构示意图；
图2本实用新型灭菌装置的结构示意图。
1气瓶，2调压器，3变压器，4稳流计，5气体电子流量计，6气体混合缓冲瓶,7辉光放电低温等离子体射流发生装置,8灭菌腔，9温度计，10载物台，11支撑挡板，12排气口，71、72电极，73、74陶瓷片，75支撑板，76气体管路，77、78电极电线，79进气端口，710窄缝腔体，711出气端口。
具体实施方式
本实用新型的一种大面积低温等离子体射流发生器，是由若干如图1所示的辉光放电低温等离子体射流发生装置串联而成，串联数量可根据需要的流设面积和体积进行设定。
辉光放电低温等离子体射流发生装置7包括腔体和两个电极71、72，腔体具有进气端口79和出气端口711，进气端口79连接气体管路76，腔体在出气端口711形成窄缝腔体710或者腔体整体为窄缝腔体710，两个电极71、72的放电端位于窄缝腔体的出气端口711。在本实施例中窄缝腔体710由两片平行的陶瓷片73、74密封形成，陶瓷片73和陶瓷片74的间隙1-3mm，支撑板75，用于固定陶瓷片、电极和形成气体通路，支撑板75可以选用聚四氟乙烯等绝缘材料制成。电极71、72延长穿过支撑板75分别形成电极电线78、77，用于连接高压交流电或与其他辉光放电低温等离子体射流发生装置的电极电线串联。
图2是应用本实用新型大面积低温等离子体射流发生器的一种灭菌装置结构示意图，多个辉光放电低温等离子体射流发生装置7串联，其电极电线77、78连接变压器3，变压器3连接调压器2后与电源连接。调压器2用于调整电压大小，变压器3是高频高压变压器，输出高频电压。串联电极的回路中连接有限流电阻R，实现大电压、小电流输出，保证了大气压下的持续辉光放电。每个辉光放电低温等离子体射流发生装置7的气体管路76与气体混合缓冲瓶6连接，气体混合缓冲瓶6依次与气体电子流量计5、稳流计4连接后接气瓶1，气体电子流量计5用于准确计量及控制进入气体混合缓冲瓶6气体的量。每个辉光放电低温等离子体射流发生装置7的出气端口711伸入灭菌腔8，灭菌腔8的侧壁上自靠近出气端口711端至远离出气端口711端设置有多个支撑挡板11，载物台10放置在支撑挡板11上。在灭菌腔底部近端设置有排气口12。
该灭菌装置的工作流程为：（1）打开气瓶1阀门，调整气体流量，使放电气体充满整个气体管路并将灭菌腔室8中的空气排净；（2）接通高压电源开始放电，气体会在辉光放电低温等离子体射流发生装置的端口处放电，产生刷装低温等离子体射流；（3）低温等离子体迅速充满整个灭菌腔室，并对载物台上的样品进行喷洒式灭菌。
在实际使用过程中可以根据需要调整载物台10与辉光放电低温等离子体射流发生装置的端口的距离。距离低温等离子体“射流”越近，等离子体能量越高，杀菌效果越好，但距离太近，温度会升高。我们在灭菌腔8中设置了高度可调节的温度计9，将9个辉光放电低温等离子体射流发生装置7串联。对距等离子体释放端口距离6 cm、4 cm、1 cm 3个高度的温度进行测定，这3个位置的温度分别为45℃、55℃、70℃。等离子体射流内部温度最高不超过92℃，本实用新型产生的低温等离子体温度低，适合用于处理热敏材料。载物台距离等离子体释放端口距离可调节，方便根据待灭菌物体性质控制其接触的等离子体的温度。对载物台与距离等离子体释放端口6 cm处的灭菌效果进行测试。
1 菌悬液的制备
分别吸取E.coli ATCC 10536、S. aureus ATCC 12600肉汤培养液1 mL于1.5 mL离心管中，5000 g离心5 min，吸弃上清，加入1 mL无菌生理盐水悬浮洗涤混匀，用核酸蛋白分析仪测定菌液浓度，用生理盐水将菌液浓度稀释至×107 CFU/mL。
2 涂片
分别吸取上述菌悬液10 μL滴于一无菌载玻片上，用接种环均匀涂开。每种细菌制作6个涂片，3个用于灭菌，3个用作对照。
3 灭菌
打开气瓶阀门，调整气体流量，使放电气体充满整个气体管路并将灭菌腔室8中的空气排净。接通高压电源开始放电，气体会在9个低温等离子体端口处放电，产生刷装低温等离子体射流。调整放电参数为：峰值电压10 KV，工作频率30-40 KHz，峰值功率120 W，气体流量2 L/min，气压为常压，温度为室温。待低温等离子体充满整个灭菌腔室后，将3片E. coli 菌片和3片S. aureus菌片置于灭菌腔载物台上，载物台高度距离放电端口6 cm，E.coli处理2 min，S. aureus处理3 min。对照于室温放置同样时间。
4 灭菌效果检测
将处理组和对照组细菌载玻片分别放于无菌培养皿中，加入20 mL无菌生理盐水进行充分清洗，使细菌完全脱离载玻片。然后吸取50 μL菌悬液涂布于营养琼脂平板上，36.5℃培养18-24 h，采用平板计数法计数存活的细菌数量。
5 灭菌结果
处理组和对照组的菌落计数结果见表2-1。由表可知，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌经低温等离子体分别处理2 min和3 min后，细菌全部被杀死，与对照组比较菌具有显著性差异（P<0.01），说明本实用新型的低温等离子体杀菌装置具有较明显的杀菌效果。
表1 低温等离子体杀菌处理组及对照组的菌落统计
Claims (7)
1.一种大面积低温等离子体射流发生器，其特征在于：由辉光放电低温等离子体射流发生装置串联而成，所述辉光放电低温等离子体射流发生装置包括腔体和两个电极，腔体具有进气端口和出气端口，进气端口连接气体管路，腔体在出气端口形成窄缝腔体或者腔体整体为窄缝腔体，两个电极的放电端位于窄缝腔体的出气端口，电极连接电极电线，电极电线连接高压交流电或与其他辉光放电低温等离子体射流发生装置的电极电线串联。
2.根据权利要求1所述的大面积低温等离子体射流发生器，其特征在于：窄缝腔体由两片平行的陶瓷片密封形成，两个陶瓷片间隙1-3mm。
3.根据权利要求1所述的大面积低温等离子体射流发生器，其特征在于：串联电极的回路中连接有限流电阻。
4.根据权利要求1所述的大面积低温等离子体射流发生器，其特征在于：串联电极连接高频高压变压器。
5.根据权利要求1所述的大面积低温等离子体射流发生器，其特征在于：形成等离子体的放电气体为氩气。
6.一种低温等离子灭菌装置，其特征在于：其核心是由权利要求1所述的大面积低温等离子体射流发生器与灭菌腔连接，向灭菌腔喷洒低温等离子体。
7.根据权利要求6所述灭菌装置，其特征在于：每个辉光放电低温等离子体射流发生装置的出气端口伸入灭菌腔，灭菌腔的侧壁上自靠近出气端口端至远离出气端口端设置有多个支撑挡板，载物台放置在支撑挡板上。
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