CN204542940U - 一种腔式常压低温等离子体消毒灭菌装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种腔式常压低温等离子体消毒灭菌装置，包括高压电源和等离子体腔式反应器两个部分，等离子体腔式反应器内有高压电极和网状接地电极，两电极之间以绝缘介质层隔开，网状接地电极位于腔的内表面。等离子体腔式反应器的高压电极和网状接地电极分别与高压电源的高压输出端和接地端相连，在腔内表面的网状接地电极上产生低温放电等离子体，形成等离子体消毒灭菌腔。将物品或人手放入本实用新型等离子体消毒灭菌腔内，利用等离子体处理一段时间之后再取出，实现对物品或人手的快速消毒灭菌；该装置产生的等离子体为室温，且可连续运行和直接触摸，在医院、家庭及公共场所有广泛的消毒灭菌用途。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种腔式常压低温等离子体消毒灭菌装置。
背景技术
自然界的微生物无处不在，其中的致病微生物会对人体健康造成威胁。在生产和生活中，诸多场合都需要实施消毒灭菌的处理。通过加热将饮用水煮沸以杀灭其中的细菌，已经是大多数人习以为常的事情。在食品药品加工的过程中，必须通过消毒灭菌的环节来达到国家卫生标准。在医院和医疗过程中，则时刻都要防止并治疗致病菌的感染，也包括医疗器械的消毒灭菌和医生的手部消毒灭菌。
常规的医疗器械消毒灭菌方法有高压蒸汽灭菌、γ-射线灭菌、过氧化氢或环氧乙烷灭菌等，但都存在一些缺陷，包括高温、湿度、化学残留、腐蚀、耗时过长等等。随着生物医学高新技术的发展，现有的灭菌技术已不能满足某些特殊需求，比如一些精密医疗仪器和畏热畏湿材料，低温等离子体灭菌技术是解决办法之一。低温等离子体灭菌技术的突出特点是作用快速、灭菌效率高、作用温度低和清洁无残留。目前医院常见的过氧化氢低温等离子体灭菌器，是低气压真空条件下的批次运行，耗时较长且设备昂贵。开发常压条件下能连续运行的高效快速等离子体消毒灭菌设备，能解决医院中的很多现实需求。
在医院和医疗过程中，医务人员的手部每天都需要多次例行消毒，比如诊疗前后、手术前后、护理前后等等，以最大程度避免交叉感染，并保护自身安全。目前的手部消毒方法大都是采用消毒液洗手，且需按国家规范清洗足够长的时间，较为费事费力，每天多次接触这类化学消毒剂时，对医务人员的手部还会造成一定的损伤。新型常压低温等离子体消毒灭菌技术在最近十年取得进展，控制等离子体的产生方式和功率密度时，可直接作用于人体皮肤并实现消毒灭菌，有望缓解医务人员每天用消毒剂反复多次程序式洗手带来的问题。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种腔式常压低温等离子体消毒灭菌装置，利用等离子体技术，实现对物品或人手的快速消毒灭菌。
一种腔式常压低温等离子体消毒灭菌装置，包括等离子体腔式反应器以及为其供电的高压电源；
所述的等离子体腔式反应器包括腔体、高压电极和网状接地电极；所述的腔体一侧或相对的两侧开口以供物品或人手放入腔体内，所述的高压电极与网状接地电极之间通过绝缘介质层隔开，所述的网状接地电极布置于腔体的内表面；高压电极和网状接地电极分别与高压电源的高压端和接地端连接。
所述的高压电源可采用正脉冲电源、负脉冲电源、双极性脉冲电源或交流电源。
所述的腔体的内表面可为矩形或圆筒形；若为矩形，则所述的网状接地电极可布置于腔体内的单个表面多个表面。
所述的网状接地电极的网孔可为圆孔、方孔、蜂窝孔或条状孔。
所述的绝缘介质层可采用石英、玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、搪瓷、钢化玻璃等材料。
所述的高压电极和网状接地电极可采用不锈钢、铁、铜、铝、银、镍、钨、合金等材料。
优选地，所述的等离子体腔式反应器还包含有绝缘保护壳，所述的高压电极封闭设置于所述的绝缘保护壳中，以提高装置的电气安全性能。
优选地，所述的腔体侧部设有对流风扇，可促进气体流通和等离子体扩散，以强化等离子体消毒灭菌的均匀性。
优选地，所述的腔体内侧设有红外感应模块，所述的红外感应模块与高压电源相连；当物品或人手放入腔内之后自动感应并启动装置产生等离子体。
优选地，所述的高压电源连接有定时控制模块，使得等离子体处理一段时间之后自动关闭装置。
优选地，所述的高压电源连接有功率控制模块，使得用户通过不同的电压、频率、脉宽和波形等参数设定实现不同功率的等离子体产生。
所述的腔体可在空气、氩气、氦气、氧气、氮气等气体或其混合物环境下产生等离子体。
优选地，所述的腔体内设有气体净化处理系统，所述的气体净化处理系统包括气道、蜂窝载体和抽风风机；所述的抽风风机设于腔体上且位于气道一端，所述的气道另一端与腔体相通，所述的蜂窝载体设于气道中且蜂窝载体上附有催化剂；该气体净化处理系统可有效降解等离子体所附带产生的残余臭氧。
与现有技术相比，本实用新型装置具有以下有益效果：①等离子体在常压条件下产生，无需复杂昂贵的真空设备，可实现连续运行；②等离子体的发生安全可靠，高压电极封闭在绝缘介质内部，接地电极产生的等离子体可与人体直接接触，无触电风险；③等离子体在网状接地电极表面大面积的均匀的发生，并形成一个消毒灭菌腔，可对多种物品进行消毒灭菌；④等离子体消毒灭菌过程高效快速，在1s至30s内；⑤等离子体消毒灭菌温度在室温下，是低温消毒灭菌过程；⑥等离子体灭菌对象广泛，包括金属、玻璃、塑料、生物材料、电子器件等等；⑦装置产生的等离子体可直接对人手及其它生物组织进行消毒灭菌；⑧装置采用催化剂和气体净化系统，可有效降解残余的臭氧等副产物。
附图说明
图1为本实用新型等离子体消毒灭菌装置的结构示意图；其中：1.接地外壳；2.高压电源；3.腔体；4.网状接地电极；5.定时控制模块；6.功率控制模块；7.红外感应模块；8.对流风扇。
图2(a)为本实用新型等离子体电极的构造示意图，图2(b)为本实用新型等离子体电极的连接示意图；其中：2.高压电源；4.网状接地电极；9.绝缘介质层；10.绝缘保护壳；11.高压电极。
图3为气体净化处理系统的结构示意图；其中：3.腔体；12.气道口；13.气道；14.附有催化剂的蜂窝载体；15.抽风风机。
图4为本实用新型圆筒腔式等离子体消毒灭菌装置的结构示意图；其中：1.接地外壳；2.高压电源；3.腔体；16.圆筒网状接地电极。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本实用新型等离子体消毒灭菌装置包括等离子体腔式反应器和高压电源2；高压电源2有高压输出端和接地端，等离子体腔式反应器包括腔体3、高压电极11和网状接地电极4，两电极之间以绝缘介质层9隔开，网状接地电极4位于腔体3的内表面，等离子体腔式反应器的高压电极11(被封闭在绝缘保护壳10中)和网状接地电极4分别与高压电源2的高压输出端和接地端相连，如图2所示。本实用新型等离子体消毒灭菌装置在腔体内表面产生低温放电等离子体，将物品或人手放入等离子体腔式反应器内，利用等离子体处理一段时间之后再取出，实现对物品或人手的快速消毒灭菌。
本实用新型等离子体腔式反应器添加了对流风扇8促进气体流通和等离子体扩散，以强化等离子体消毒灭菌的均匀性；等离子体腔式反应器还添加了红外感应模块7，物品或人手放入腔内之后自动感应并产生等离子体。高压电源2增加了定时控制模块5，等离子体处理一段时间之后自动停止；高压电源2还增加了功率控制模块6，通过控制不同的电压、频率、脉宽和波形等参数实现不同的等离子体功率。由此，本实用新型可采用不同的操作电压、频率和处理时间等参数，在数秒到数十秒的短时间内有效的杀灭物品表面的微生物，在等离子体腔式反应器内通入不同的气体，能产生不同性质的等离子体，从而实现不同的消毒灭菌效果。此外，红外感应的使用，更符合医生工作环境的需要，可避免触碰引起的交叉感染。
以空气为等离子体电离介质时，可能会产生少量的臭氧等副产物，如图3所示，本实用新型采用带催化剂的气体净化处理系统，包括气道13、附有催化剂的蜂窝载体14和抽风风机15，将潜在的残余臭氧快速分解，可满足相关空气质量标准和健康标准。
本实用新型等离子体腔式反应器腔体3的内表面可为方形，等离子体的发生可在单个表面或多个表面；如图4所示，等离子体腔式反应器腔体3的内表面也可以为圆筒形，以适应特定圆柱状物品。
以下以具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案及其技术效果。
实施例1：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法(HPC)检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例2：
以金属片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为10kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将金属片放入等离子体腔中，利用等离子体处理5s后，灭菌率为100％。
实施例3：
以玻璃片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为8kV，脉冲频率为7kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将玻璃片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例4：
以硅胶假手为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为5kV，脉冲频率为15kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将硅胶假手放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例5：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌金黄色葡萄球菌ATCC6538为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将硅胶片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例6：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌铜绿假单胞菌ATCC15442为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为5kV，脉冲频率为5kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为99％。
实施例7：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌8099为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为4kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为99％。
实施例8：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌枯草杆菌黑色变种ATCC9372为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为7kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例9：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌龟分枝杆菌脓肿亚种ATCC93326为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为8kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例10：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌白色葡萄球菌8032为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为15kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例11
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌白色念珠菌ATCC10231为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为3kV，脉冲频率为20kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为96％。
实施例12
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌黑曲霉菌ATCC16404为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为100％。
实施例13：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为4kV，脉冲频率为2kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理5s后，灭菌率为90％。
实施例14：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为10kV，脉冲频率为5kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理1s后，灭菌率为70％。
实施例15：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为10kV，脉冲频率为5kHz，细胞的初始密度为103cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为99.5％。
实施例16：
以塑料片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为10kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为103cfu/cm2，将塑料片放入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为99％。
实施例17：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落的变化。脉冲电压为10kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为103cfu/cm2，将硅胶片放入等离子体腔中，利用等离子体处理15s后，灭菌率为99.9％。
实施例18：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为10kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为103cfu/cm2，将硅胶片放入等离子体腔中，利用等离子体处理30s后，灭菌率为100％。
实施例19：
以硅胶片为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。交流电压为8kV，频率为8kHz，细胞的初始密度为10cfu/cm2，将硅胶片放入等离子体腔中，利用等离子体处理2s后，灭菌率为90％。
实施例20：
以硅胶假手臂为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将硅胶假手臂放入圆筒形等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为99％。
实施例21：
以人手为待处理物品，以消毒学指示菌大肠杆菌ATCC25922为杀灭对象进行表面杀菌试验，用平板计数法检测杀菌前后菌落数的变化。脉冲电压为6kV，脉冲频率为10kHz，细胞的初始密度为100cfu/cm2，将人手伸入等离子体腔中，利用等离子体处理10s后，灭菌率为99％。
Claims (7)
1.一种腔式常压低温等离子体消毒灭菌装置，包括等离子体腔式反应器以及为其供电的高压电源；其特征在于：
所述的等离子体腔式反应器包括腔体、高压电极和网状接地电极；所述的腔体一侧或相对的两侧开口以供物品或人手放入腔体内，所述的高压电极与网状接地电极之间通过绝缘介质层隔开，所述的网状接地电极布置于腔体的内表面；高压电极和网状接地电极分别与高压电源的高压端和接地端连接。
2.根据权利要求1所述的等离子体消毒灭菌装置，其特征在于：所述的等离子体腔式反应器还包含有绝缘保护壳，所述的高压电极封闭设置于所述的绝缘保护壳中。
3.根据权利要求1所述的等离子体消毒灭菌装置，其特征在于：所述的腔体侧部设有对流风扇。
4.根据权利要求1所述的等离子体消毒灭菌装置，其特征在于：所述的腔体内侧设有红外感应模块，所述的红外感应模块与高压电源相连。
5.根据权利要求1所述的等离子体消毒灭菌装置，其特征在于：所述的高压电源连接有定时控制模块。
6.根据权利要求1所述的等离子体消毒灭菌装置，其特征在于：所述的高压电源连接有功率控制模块。
7.根据权利要求1所述的等离子体消毒灭菌装置，其特征在于：所述的腔体内设有气体净化处理系统，所述的气体净化处理系统包括气道、蜂窝载体和抽风风机；所述的抽风风机设于腔体上且位于气道一端，所述的气道另一端与腔体相通，所述的蜂窝载体设于气道中且蜂窝载体上附有催化剂。
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