專利名稱：一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于等離子體放電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大氣壓下等離子體介質(zhì)阻擋放電滅菌的方法及與該方法相關(guān)的裝置。
背景技術(shù)：
等離子體滅菌作為一種低溫滅菌方法，其特點有(I)滅菌溫度低，可以實現(xiàn)對生物體表面的直接滅菌；(2)滅菌速度快，一般在幾十秒鐘到幾十分鐘內(nèi)就可達(dá)到滅菌效果，非常適合緊急處理；(3)無副產(chǎn)物，不產(chǎn)生有毒殘留物，對環(huán)境和操作人員安全；(4)滅菌全面，可以對復(fù)雜空間、外形的各個角度進(jìn)行有效滅菌?，F(xiàn)有技術(shù)如中國專利200880123007. 5，利用具有可控非電離微波輻射源與氣體(惰性氣體或惰性氣體的混合物)結(jié)合的微波能量，產(chǎn)生用于對生物組織表面等進(jìn)行滅菌的低溫等離子體?？梢詫怏w和微波能量沿集成的電纜組件傳輸?shù)降入x子體發(fā)生區(qū)。該集成電纜組件提供了雙向氣流配置，以允許將氣體從表面去除。又如中國專利200810191718. 8，利用與射頻或高頻電源連接的電極在絕緣管內(nèi)產(chǎn)生等離子體微束流，設(shè)有進(jìn)氣連接口、氣體流量控制閥開關(guān)和電源開關(guān)，供氣源中的氣體在流經(jīng)絕緣介質(zhì)管內(nèi)外電極之間的間隙時，被擊穿電離形成等離子體向殼體外噴出，該噴出的等離子體束流可以用于對各種表面的清洗、消毒和滅菌的目的。再如中國專利201020111158. 3，公開了一種用于滅菌消毒的梳形電極大氣壓等離子體裝置，包括有透明罩體，透明罩體內(nèi)設(shè)有梳形上、下電極，卡槽的一側(cè)設(shè)有風(fēng)機，風(fēng)機與卡槽之間還設(shè)置有空氣過濾網(wǎng)，電極通過導(dǎo)線分別與外置高壓電源的正負(fù)極相連接，產(chǎn)生具有化學(xué)活性的粒子，能夠進(jìn)行滅菌消毒。上述各種裝置在實用性、安全性方面均有所欠缺，需進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)(I)實際使用時，人們希望滅菌裝置能夠隨 身攜帶，因此電源電壓和體積因此受到制約，需盡可能通過技術(shù)手段降低放電所需電壓。(2)實際滅菌情況是復(fù)雜多變的，滅菌裝置應(yīng)能夠根據(jù)情況，靈活產(chǎn)生不同的電場或等離子體，這也就要求裝置應(yīng)能夠靈活控制等離子體的發(fā)生范圍，以提高滅菌效率。(3)需考慮溫度、壓強等環(huán)境因素以及等離子體密度對等離子體滅菌效率產(chǎn)生的影響。(4)需考慮等離子體滅菌裝置的安全性問題，避免裝置產(chǎn)生的高壓、射頻等傷害到操作人員。(5)上述裝置都需要外接工作氣體或鼓風(fēng)機，不利于實際環(huán)境下使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種新型的等離子體滅菌方法及裝置，以改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)在實用性、安全性等方面的不足，實現(xiàn)高效、安全滅菌，減小裝置體積，減少能耗及成本，靈活應(yīng)對不同情況。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，該裝置包括外殼和內(nèi)部電路；內(nèi)部電路包括傳感器、分析電路、電壓控制電路和等離子體發(fā)生裝置；傳感器包括溫度傳感器、氣壓傳感器和風(fēng)力傳感器；傳感器探測包括溫度、氣壓和風(fēng)力的環(huán)境條件，然后將環(huán)境條件的數(shù)據(jù)傳到分析電路，接收到環(huán)境參數(shù)的分析電路，將這些外界環(huán)境參數(shù)與預(yù)先存儲好的參數(shù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果，對已經(jīng)設(shè)置好的指令模板做出相應(yīng)的更改，此指令模板對應(yīng)預(yù)先存儲好的參數(shù)，即調(diào)整指令中電壓參數(shù)的大小，從而形成新的指令，并對電壓控制電路發(fā)出指令，電壓控制電路接收到指令后調(diào)節(jié)輸入等離子體發(fā)生裝置的電壓，或者通過外部控制電路即人工調(diào)節(jié)，由操作人員根據(jù)自己的判斷調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生裝置的電壓，等離子體發(fā)生裝置采用射頻預(yù)電離的方法對氣體進(jìn)行預(yù)電離，在空氣間隙中形成一定量的均勻分布的初始電子以降低擊穿電壓，然后再采用介質(zhì)阻擋放電的方式對已經(jīng)預(yù)電離的氣體進(jìn)行放電擊穿，充分電離，形成等離子體，作用于物體表面，實現(xiàn)安全、清潔、高效地滅菌，同時達(dá)到靈活控制等離子體裝置產(chǎn)生合適的等離子體以提高滅菌效率的目的；當(dāng)產(chǎn)生的等離子體將細(xì)菌殺滅后，經(jīng)人工調(diào)節(jié)停止等離子體產(chǎn)生或經(jīng)傳感器探測、并由分析電路分析處理后，發(fā)出指令通過電壓控制電路調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生裝置停止產(chǎn)生等離子體氣流。其中，所述的外殼主材料為經(jīng)過等離子體離子注入處理的工程塑料(ABS)，采用圓筒形設(shè)計，整體長10-120cm，圓筒直徑2-10cm，在外殼中間相距20cm的兩處設(shè)有兩個手持部位24，該手持部位相對于圓筒身而言直徑較小l_3cm，但此處經(jīng)加厚，并采用磨砂處理，不僅能更好的絕熱，同時也增大操作人員手部與裝置之間的摩擦，在前一個手持部位距離Icm處，設(shè)置電壓旋鈕，控制輸入等離子發(fā)生裝置中的電壓；在后一個手持部位距離2cm處，設(shè)置電路總開關(guān)，控制等離子體的發(fā)生與停止；在其后分別設(shè)有氣體流量計、稀有氣體加載部位，在外殼的末端為環(huán)狀的射頻預(yù)電離電極和等離子體發(fā)生裝置的外電極。其中，所述的稀有氣體采用氬氣。其中，稀有氣體加載部位采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)外直徑分別為2、3cm，外環(huán)為凸起部分，內(nèi)圓為凹陷部分，稀有氣體氣瓶外徑79cm，瓶體長1525cm，稀有氣體氣瓶外環(huán)為凹陷部分，稀有氣體氣瓶內(nèi)圓為突起部分，這一設(shè)計可使等離子體滅菌裝置與稀有氣體氣瓶實現(xiàn)無縫對接，避免氣體外泄。其中，等離子體發(fā)生裝置包括與高壓輸出端正極相連接的內(nèi)電極、絕緣層、接負(fù)極的外電極、腔體、腔體一側(cè)端口有環(huán)狀的射頻預(yù)電離電極，外電極與射頻預(yù)電離電極之間不導(dǎo)通，厚度為2_的銅箔制成的內(nèi)電極與高頻升壓變壓器的正極相連接，絕緣介質(zhì)層由厚度為Imm且密布小孔的聚四氟乙烯片構(gòu)成，與同電源負(fù)極相連接的外電極形成介質(zhì)阻擋放電；這樣稀有氣體氣源產(chǎn)生稀有氣體流，通過氣流控制閥和氣體流量計后，操作人員根據(jù)氣體流量計所顯示的氣體流量值利用氣流控制閥調(diào)節(jié)氣體流量，稀有氣體流混入空氣中形成工作氣體；這樣的氣體在經(jīng)過預(yù)電離后，再經(jīng)介質(zhì)阻擋放電實現(xiàn)充分電離，形成較高密度的等離子體，氣室壁和稀有氣體氣瓶均采用經(jīng)過等離子體注入處理的工程塑料(ABS)制成，重量輕且抗菌絕緣。其中，所述的外電極，預(yù)先設(shè)計了不同直徑的柵網(wǎng)、梳狀型、螺旋型，根據(jù)實際滅菌情況，可靈活選取合適的類型，直徑大的適合近距離滅菌，產(chǎn)生的等離子體面積大，滅菌速度快；直徑小的雖然由于等離子體面積較小，滅菌速度較前 者差，但等離子體密度更大，適用于對縫隙處的滅菌。其中，等離子體發(fā)生裝置通過射頻電極對氣體進(jìn)行預(yù)電離，并利用高頻升壓變壓器瞬間放大直流電源電壓，該高頻升壓變壓器為帶鐵芯的自感系數(shù)10H-25H的電感線圈，實現(xiàn)這一目標(biāo)的電路包括啟輝器，開關(guān)，鎮(zhèn)流器，電源，高頻升壓變壓器，閉合開關(guān)后，電壓經(jīng)過高頻升壓變壓器后，在射頻預(yù)電離電極處對氣體進(jìn)行預(yù)電離，與此同時，啟輝器、鎮(zhèn)流器、電源構(gòu)成閉合回路，由于此時電路中電阻很小，故電路中會形成很大的電流，那么鎮(zhèn)流器兩端也就會形成很大的電壓，啟輝器處因溫度上升到一定程度而斷開，電路瞬間斷開，電流突變，此時鎮(zhèn)流器可視作電源，其兩端的電壓加載到內(nèi)電極和外電極上，從而使兩端電壓達(dá)到擊穿電壓。本發(fā)明的原理在于介質(zhì)阻擋放電是大氣壓條件下獲得非平衡等離子體的有效手段。它可以在大氣壓或高于大氣壓條件下產(chǎn)生富含各類活性粒子的低溫等離子體，對環(huán)境中或生物體及物體表面的細(xì)菌進(jìn)行殺滅。 本發(fā)明采用大氣壓下的介質(zhì)阻擋放電(APDBD)，其放電產(chǎn)生的等離子體密度均勻，且具有無需抽真空、功耗小、利用空氣放電無需外接工作氣體等優(yōu)點。由于介質(zhì)阻擋放電(DBD)在產(chǎn)生的放電過程中會產(chǎn)生大量的自由基和準(zhǔn)分子，如0H、0、N0等，它們的化學(xué)性質(zhì)非常活躍，很容易和其它原子、分子或其它自由基發(fā)生反應(yīng)而形成穩(wěn)定的原子或分子，將這一放電方法應(yīng)用到滅菌中，能有效提高滅菌效率，從而提高裝置的實用性。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主要包括傳感器(溫度傳感器、氣壓傳感器、風(fēng)力傳感器)、分析電路、電源控制電路、等離子發(fā)生裝置等。傳感器探測到的溫度、氣壓、風(fēng)力因素，將數(shù)據(jù)傳到分析電路，該電路對所接收到的環(huán)境條件進(jìn)行處理、分析，緊接著對電源控制電路發(fā)出指令，接收到指令后，電源控制電路調(diào)節(jié)高頻升壓變壓器的電壓及頻率，或由操作人員根據(jù)自己的判斷調(diào)節(jié)電壓和頻率，實現(xiàn)靈活控制等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生合適的等離子體以提高滅菌效率的目的，當(dāng)產(chǎn)生的等離子體將細(xì)菌殺滅后，可經(jīng)人工調(diào)節(jié)停止等離子體產(chǎn)生或經(jīng)傳感器探測、并由分析電路分析后控制電源電路后停止。電源控制電路主要通過半橋逆變電路完成直流電壓到方波電壓的變換。在PWM(Pulse Width Modulation)控制方式下，兩個開關(guān)管交替工作，為高頻變壓器提供脈寬可調(diào)的交流方波電壓。本發(fā)明利用串聯(lián)諧振變換器構(gòu)成的高頻升壓變壓器，輸出高頻正弦電壓，使高壓電源與介質(zhì)阻擋放電負(fù)載較好匹配。本發(fā)明利用射頻預(yù)電離，由于預(yù)電離越強，所需擊穿電壓越低，所以在兩放電電極之間，增加預(yù)電離電極，在滅菌時，先用預(yù)電離電極對氣體進(jìn)行預(yù)電離，在空氣間隙中制造一定量的均勻分布的初始電子，可有效地降低擊穿電壓。本發(fā)明利用自感原理降低所需電源電壓，其實質(zhì)是通過一個高頻升壓變壓器，放大電源提供的電壓，從而實現(xiàn)以較低的輸入電壓，達(dá)到較高的擊穿電壓。所述的等離子體發(fā)生裝置主要包括1.與高壓輸出端正極相連接的內(nèi)電極。2.絕緣層。3.接負(fù)極的外電極。另外，可通過更換不同的外電極形狀，產(chǎn)生不同的等離子體形貌，以應(yīng)對不同的情況。所述的等離子體發(fā)生裝置為提高其可操作性，在外形上，采用圓筒型設(shè)計，不僅便于操作人員靈活操作，還能節(jié)省儲存空間。在裝置外部，設(shè)計了手持部位，在手持部位稍前位置，安裝了開關(guān)和調(diào)節(jié)按鈕，方便操作人員調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生器的頻率。由于所述的等離子體發(fā)生裝置會在各種環(huán)境下工作，為避免會與細(xì)菌直接接觸導(dǎo)致的二次感染，所以裝置的材料應(yīng)使用抗菌材料。另外，由于需要手持裝置進(jìn)行操作，所用材料需耐熱、絕緣，以保障操作人員的安全。最后，所述裝置在保證以上要求的前提下，還應(yīng)盡可能采用輕便的材料，以便于操作人員靈活滅菌，當(dāng)然還要考慮材料的強度。綜合以上分析，本發(fā)明采用經(jīng)過等離子體注入處理的工程塑料作為主材料。電路內(nèi)置于上述條件的材料做成的外殼內(nèi)，避免因環(huán)境溫度、濕度等導(dǎo)致電路無法正常工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明采用介質(zhì)阻擋放電、預(yù)電離及自感原理，不僅能夠有效降低所需電源電壓，減小裝置體積，便于滅菌裝置實際使用。更重要的是，通過降低擊穿電壓，使氣體更容易電離，也即等離子體在大氣壓的條件下更容易產(chǎn)生，從而增加了等離子體的密度，提高該裝置的滅菌效率。采用細(xì)針管，增加了等離子體射流的速度，從而提高了等離子體滅菌裝置的滅菌范圍。另外，外觀設(shè)計更人性化，更有利于實際操作；材料上，采用耐熱、絕緣且經(jīng)過等離子體注入處理的具有抗菌效果的工程塑料。


圖1是本發(fā)明的等離子體滅菌裝置滅菌過程的總體流程圖。圖2是本發(fā)明的等離子體滅菌裝置的外觀示意圖。

圖3是本發(fā)明的等離子體滅菌裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的等離子體滅菌裝置所采用的電源控制電路原理圖。 圖5是本發(fā)明的等離子體滅菌裝置所采用的稀有氣體(本例采用氬)加載部位示意圖，以及稀有氣體容器罐的示意圖。圖6是三種不同類型的等離子體發(fā)生裝置設(shè)計圖。圖1是控制電路原理圖。圖8是半橋電路原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明實施例由外殼和內(nèi)部電路組成；內(nèi)部電路包括傳感器、分析電路、電壓控制電路和等離子體發(fā)生裝置；傳感器包括溫度傳感器、氣壓傳感器和風(fēng)力傳感器；傳感器探測包括溫度、氣壓和風(fēng)力的環(huán)境條件，然后將環(huán)境條件的數(shù)據(jù)傳到分析電路，接收到環(huán)境參數(shù)的分析電路，將這些外界環(huán)境參數(shù)與預(yù)先存儲好的參數(shù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果，對已經(jīng)設(shè)置好的指令模板(此指令模板對應(yīng)預(yù)先存儲好的參數(shù))做出相應(yīng)的更改，即調(diào)整指令中電壓參數(shù)的大小，從而形成新的指令，并對電壓控制電路發(fā)出指令，電壓控制電路接收到指令后調(diào)節(jié)輸入等離子體發(fā)生裝置的電壓，或者通過外部控制電路即人工調(diào)節(jié)，由操作人員根據(jù)自己的判斷調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生裝置的電壓，等離子體發(fā)生裝置采用射頻預(yù)電離的方法對氣體進(jìn)行預(yù)電離，在空氣間隙中形成一定量的均勻分布的初始電子以降低擊穿電壓，然后再采用介質(zhì)阻擋放電的方式對已經(jīng)預(yù)電離的氣體進(jìn)行放電擊穿，充分電離，形成等離子體，作用于物體表面，實現(xiàn)安全、清潔、高效地滅菌，同時達(dá)到靈活控制等離子體裝置產(chǎn)生合適的等離子體以提高滅菌效率的目的；當(dāng)產(chǎn)生的等離子體將細(xì)菌殺滅后，經(jīng)人工調(diào)節(jié)停止等離子體產(chǎn)生或經(jīng)傳感器探測、并由分析電路分析處理后，發(fā)出指令通過電壓控制電路調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生裝置停止產(chǎn)生等離子體氣流。
如圖2所示，本發(fā)明的等離子體滅菌裝置外殼21主材料為經(jīng)過等離子體離子注入處理的工程塑料(ABS)，采用圓筒形設(shè)計，整體長10 — 120cm，圓筒直徑2 — IOcm,在外殼中間相距20cm的兩處設(shè)有兩個手持部位24，該手持部位相對于圓筒身而言直徑較小l-3cm，但此處經(jīng)加厚，并采用磨砂處理，不僅能更好的絕熱，同時也增大操作人員手部與裝置之間的摩擦。在前一個手持部位距離Icm處，設(shè)置電壓旋鈕25，控制輸入等離子發(fā)生裝置中的電壓；在后一個手持部位距離2cm處，設(shè)置電路總開關(guān)23，控制等離子體的發(fā)生與停止；在其后分別設(shè)有氣體流量計28、稀有氣體(本發(fā)明實施例采用氬氣)加載部位22，在外殼的末端為環(huán)狀的射頻預(yù)電離電極26和等離子體發(fā)生裝置的外電極27。如圖5所示,稀有氣體加載部位22采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)外直徑分別為2、3cm，外環(huán)53為凸起部分，內(nèi)圓52為凹陷部分，稀有氣體氣瓶54外徑7 — 9cm，瓶體長15 — 25cm，稀有氣體氣瓶54外環(huán)55為凹陷部分，稀有氣體氣瓶54內(nèi)圓56為突起部分，這一設(shè)計可使等離子體滅菌裝置與稀有氣體氣瓶54實現(xiàn)無縫對接，避免氣體外泄。需要說明的是，稀有氣體如氬氣是起輔助降低擊穿電壓的作用，稀有氣體氣瓶54可以靈活拆卸，不需要時不用裝上，避免影響操作人員滅菌。如圖3所示，本發(fā)明的等離子體滅菌裝置的核心部分是等離子體發(fā)生裝置，等離子體發(fā)生裝置包括與高壓輸出 端正極相連接的內(nèi)電極35、絕緣層34、接負(fù)極的外電極27、腔體31、腔體一側(cè)端口有環(huán)狀的射頻預(yù)電離電極26。外電極27與射頻預(yù)電離電極26之間不導(dǎo)通。厚度為2mm的銅箔制成的內(nèi)電極35與高頻升壓變壓器47的正極相連接，絕緣介質(zhì)層34由厚度為Imm且密布小孔的聚四氟乙烯片構(gòu)成，與同電源負(fù)極相連接的外電極27形成介質(zhì)阻擋放電；這樣稀有氣體氣源32產(chǎn)生稀有氣體如氬氣流，通過氣流控制閥33和氣體流量計28后，操作人員根據(jù)氣體流量計28所顯示的氣體流量值利用氣流控制閥33調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣流混入空氣中形成工作氣體；這樣的氣體在經(jīng)過預(yù)電離后，再經(jīng)介質(zhì)阻擋放電實現(xiàn)充分電離，形成較高密度的等離子體。氣室壁和稀有氣體氣瓶均采用經(jīng)過等離子體注入處理的工程塑料(ABS)制成，重量輕且抗菌絕緣。如圖6所示，對于外電極27，預(yù)先設(shè)計了不同直徑的柵網(wǎng)、梳狀型、螺旋型。根據(jù)實際滅菌情況，可靈活選取合適的類型。直徑大的適合近距離滅菌，產(chǎn)生的等離子體面積大，滅菌速度快；直徑小的雖然由于等離子體面積較小，滅菌速度較前者差，但等離子體密度更大，適用于對縫隙處的滅菌。如圖4所示，本等離子體發(fā)生裝置通過射頻電極26對氣體進(jìn)行預(yù)電離，并利用高頻升壓變壓器47 (帶鐵芯的自感系數(shù)10H-25H的電感線圈)瞬間放大直流電源電壓。實現(xiàn)這一目標(biāo)的電路包括啟輝器41，開關(guān)43，鎮(zhèn)流器44，電源45，高頻升壓變壓器47。閉合開關(guān)43后，電壓經(jīng)過高頻升壓變壓器47后，在射頻預(yù)電離電極26處對氣體進(jìn)行預(yù)電離，與此同時，啟輝器41、鎮(zhèn)流器44、電源45構(gòu)成閉合回路，由于此時電路中電阻很小，故電路中會形成很大的電流，那么鎮(zhèn)流器44兩端也就會形成很大的電壓。啟輝器41處因溫度上升到一定程度而斷開，電路瞬間斷開，電流突變，此時鎮(zhèn)流器44可視作電源，其兩端的電壓加載到內(nèi)電極35和外電極27上，從而使兩端電壓達(dá)到擊穿電壓。電源45提供電壓12V的直流電，一方面，通過控制電路42和半橋主電路48將直流電變?yōu)榻涣麟?，再由一個高頻升壓變壓器47將交流電頻率提升到3KHz — 800KHz，這樣，射頻預(yù)電離電極26對氣體進(jìn)行預(yù)電離，在空氣間隙中制造一定量的均勻分布的初始電子；另一方面，含鎮(zhèn)流器44的支路電路，電源45電壓經(jīng)放大后形成高壓，外電極27對已經(jīng)預(yù)電離的氣體進(jìn)行充分電離，產(chǎn)生等離子體。內(nèi)、外電極35和27之間的介質(zhì)34為厚度I一2mm的聚四氟乙烯片?？刂齐娐?2的原理如圖7所示。半橋PWM控制器采用TI公司的TL598，其輸出級采用推挽電路，開關(guān)頻率可達(dá)300kHz。PWM控制器輸出的控制信號須經(jīng)過功率放和隔離大后才能用來驅(qū)動IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)。功率驅(qū)動芯片選用IXDD404。這樣的PWM控制信號經(jīng)過驅(qū)動、隔離，實現(xiàn)了控制電路與主電路之間的隔離，同時將弱的控制信號轉(zhuǎn)換成具備一定功率的驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號對半橋開關(guān)管具有負(fù)壓(負(fù)脈沖)，可以直接驅(qū)動半橋IGBT并保證其可靠關(guān)斷。半橋主電路48的原理圖如圖8所示，在驅(qū)動信號的控制下，半橋上下臂開關(guān)管Ql和Q2交替導(dǎo)通，并與高壓變壓器初級漏感形成串聯(lián)諧振電路，輸出交流正弦電壓。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，該裝置包括外殼(21)和內(nèi)部電路；內(nèi)部電路包括傳感器、分析電路、電壓控制電路和等離子體發(fā)生裝置；傳感器包括溫度傳感器、氣壓傳感器和風(fēng)力傳感器；傳感器探測包括溫度、氣壓和風(fēng)力的環(huán)境條件，然后將環(huán)境條件的數(shù)據(jù)傳到分析電路，接收到環(huán)境參數(shù)的分析電路，將這些外界環(huán)境參數(shù)與預(yù)先存儲好的參數(shù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果，對已經(jīng)設(shè)置好的指令模板做出相應(yīng)的更改，此指令模板對應(yīng)預(yù)先存儲好的參數(shù)，即調(diào)整指令中電壓參數(shù)的大小，從而形成新的指令，并對電壓控制電路發(fā)出指令，電壓控制電路接收到指令后調(diào)節(jié)輸入等離子體發(fā)生裝置的電壓，或者通過外部控制電路即人工調(diào)節(jié)，由操作人員根據(jù)自己的判斷調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生裝置的電壓，等離子體發(fā)生裝置采用射頻預(yù)電離的方法對氣體進(jìn)行預(yù)電離，在空氣間隙中形成一定量的均勻分布的初始電子以降低擊穿電壓，然后再采用介質(zhì)阻擋放電的方式對已經(jīng)預(yù)電離的氣體進(jìn)行放電擊穿，充分電離，形成等離子體，作用于物體表面，實現(xiàn)安全、清潔、高效地滅菌，同時達(dá)到靈活控制等離子體裝置產(chǎn)生合適的等離子體以提高滅菌效率的目的；當(dāng)產(chǎn)生的等離子體將細(xì)菌殺滅后，經(jīng)人工調(diào)節(jié)停止等離子體產(chǎn)生或經(jīng)傳感器探測、并由分析電路分析處理后，發(fā)出指令通過電壓控制電路調(diào)節(jié)等離子體發(fā)生裝置停止產(chǎn)生等離子體氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，所述的外殼(21)主材料為經(jīng)過等離子體離子注入處理的工程塑料(ABS)，采用圓筒形設(shè)計，整體長10 — 120cm，圓筒直徑2 — 10cm，在外殼中間相距20cm的兩處設(shè)有兩個手持部位24，該手持部位相對于圓筒身而言直徑較小l_3cm，但此處經(jīng)加厚，并采用磨砂處理，不僅能更好的絕熱，同時也增大操作人員手部與裝置之間的摩擦，在前一個手持部位距離Icm處，設(shè)置電壓旋鈕(25)，控制輸入等離子發(fā)生裝置中的電壓；在后一個手持部位距離2cm處，設(shè)置電路總開關(guān)(23)，控制等離子體的發(fā)生與停止；在其后分別設(shè)有氣體流量計(28)、稀有氣體加載部位(22)，在外殼的末端為環(huán)狀的射頻預(yù)電離電極(26)和等離子體發(fā)生裝置的外電極(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，所述的稀有氣體采用氬氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，稀有氣體加載部位(22 )采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)外直徑分別為2、3cm,外環(huán)(53 )為凸起部分，內(nèi)圓(52)為凹陷部分，稀有氣體氣瓶(54)外徑79cm，瓶體長1525cm，稀有氣體氣瓶(54)外環(huán)(55)為凹陷部分，稀有氣體氣瓶(54)內(nèi)圓(56)為突起部分，這一設(shè)計可使等離子體滅菌裝置與稀有氣體氣瓶(54)實現(xiàn)無縫對接，避免氣體外泄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，等離子體發(fā)生裝置包括與高壓輸出端正極相連接的內(nèi)電極(35)、絕緣層(34)、接負(fù)極的外電極(27)、腔體(31)、腔體一側(cè)端口有環(huán)狀的射頻預(yù)電離電極(26)，外電極(27)與射頻預(yù)電離電極(26)之間不導(dǎo)通，厚度為2mm的銅箔制成的內(nèi)電極(35)與高頻升壓變壓器(47)的正極相連接，絕緣介質(zhì)層(34)由厚度為Imm且密布小孔的聚四氟乙烯片構(gòu)成，與同電源負(fù)極相連接的外電極(27)形成介質(zhì)阻擋放電；這樣稀有氣體氣源(32)產(chǎn)生稀有氣體流，通過氣流控制閥(33)和氣體流量計(28)后，操作人員根據(jù)氣體流量計(28)所顯示的氣體流量值利用氣流控制閥(33)調(diào)節(jié)氣體流量，稀有氣體流混入空氣中形成工作氣體；這樣的氣體在經(jīng)過預(yù)電離后，再經(jīng)介質(zhì)阻擋放電實現(xiàn)充分電離，形成較高密度的等離子體，氣室壁和稀有氣體氣瓶均采用經(jīng)過等離子體注入處理的工程塑料(ABS)制成，重量輕且抗菌絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，所述的外電極(27)，預(yù)先設(shè)計了不同直徑的柵網(wǎng)、梳狀型、螺旋型，根據(jù)實際滅菌情況，可靈活選取合適的類型，直徑大的適合近距離滅菌，產(chǎn)生的等離子體面積大，滅菌速度快；直徑小的雖然由于等離子體面積較小，滅菌速度較前者差，但等離子體密度更大，適用于對縫隙處的滅菌。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，其特征在于，等離子體發(fā)生裝置通過射頻電極(26)對氣體進(jìn)行預(yù)電離，并利用高頻升壓變壓器(47)瞬間放大直流電源電壓，該高頻升壓變壓器(47)為帶鐵芯的自感系數(shù)10H-25H的電感線圈，實現(xiàn)這一目標(biāo)的電路包括啟輝器(41)，開關(guān)(43)，鎮(zhèn)流器(44)，電源(45)，高頻升壓變壓器(47)，閉合開關(guān)(43)后，電壓經(jīng)過高頻升壓變壓器(47)后，在射頻預(yù)電離電極(26)處對氣體進(jìn)行預(yù)電離，與此同時，啟輝器(41)、鎮(zhèn)流器(44)、電源(45)構(gòu)成閉合回路，由于此時電路中電阻很小，故電路中會形成很大的電流，那么鎮(zhèn)流器(44)兩端也就會形成很大的電壓，啟輝器(41)處因溫度上升到一定程度而斷開，電路瞬間斷開，電流突變，此時鎮(zhèn)流器(44 )可視作電源，其兩端的電壓加載到內(nèi)電極(35 )和外電極(27 )上，從而使兩端電壓達(dá)到擊穿電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體滅菌裝置，包括傳感器(溫度傳感器、氣壓傳感器、風(fēng)力傳感器)、分析電路、電源控制電路、等離子發(fā)生裝置等。本發(fā)明采用介質(zhì)阻擋放電、預(yù)電離及自感原理，不僅能夠有效降低所需電源電壓，減小裝置體積，便于滅菌裝置實際使用。更重要的是，通過降低擊穿電壓，使氣體更容易電離，也即等離子體在大氣壓的條件下更容易產(chǎn)生，從而增加了等離子體的密度，提高該裝置的滅菌效率。采用細(xì)針管，增加了等離子體射流的速度，從而提高了等離子體滅菌裝置的滅菌范圍。另外，外觀設(shè)計更人性化，更有利于實際操作；材料上，采用耐熱、絕緣且經(jīng)過等離子體注入處理的具有抗菌效果的工程塑料。
文檔編號H05H1/24GK103055332SQ20121058980
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者吳征威, 蘇曉飛, 汪一楠, 傅勁裕, 楊繼泉, 王建新 申請人:云南航天工業(yè)有限公司