一種低于80℃的等離子體霧化滅菌裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種低于80℃的等離子體霧化滅菌裝置，所述裝置包括等離子體發(fā)生模塊，所述等離子體發(fā)生模塊包括放電電極，所述放電電極在低于80℃的水霧中通過(guò)介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體。本裝置利用水霧進(jìn)行放電，無(wú)需其他添加劑，且溫度低于80℃，適合對(duì)熱敏感材料進(jìn)行處理，其產(chǎn)生的大量負(fù)氧離子，可以大大提高滅菌效果；該裝置在大氣壓下進(jìn)行操作，無(wú)需真空腔，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，而且通過(guò)等離子體處理過(guò)后不會(huì)產(chǎn)生毒性殘留。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種低于80°C的等離子體霧化滅菌裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料滅菌【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種大氣壓低溫等離子體對(duì)醫(yī)用材料的滅菌。
【背景技術(shù)】
[0002]熱敏感材料，特別是醫(yī)療材料的滅菌是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。比如與血液和粘膜接觸或植入到體內(nèi)的醫(yī)用材料(例如一次性注射器、心臟導(dǎo)管、人工關(guān)節(jié)等)都要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行徹底滅菌。倘若這類(lèi)醫(yī)用材料沒(méi)有按照要求滅菌，則很容易引起感染，甚至導(dǎo)致生命危險(xiǎn)。
[0003]現(xiàn)有的滅菌方法有很多，比如濕熱滅菌，就是將材料放入壓力鍋內(nèi)，利用熱力和濕氣滅菌，這種方法雖然簡(jiǎn)單可靠，但是一些不耐高溫的材料承受不了高溫；還有化學(xué)處理法，但是處理時(shí)間長(zhǎng)，且存在有害殘留物，比如環(huán)氧乙烷滅菌，它是通過(guò)環(huán)氧乙烷與蛋白質(zhì)分子上的巰基(-SH)、氨基(.NH2)、羥基(-0H)和羧基(-C00H)以及核酸分子上的亞氨基(-NH-)發(fā)生烷基化反應(yīng)，造成蛋白質(zhì)失去反應(yīng)基團(tuán)，阻礙了蛋白質(zhì)的正常生化反應(yīng)和新陳代謝，導(dǎo)致微生物死亡，從而達(dá)到滅菌效果，但環(huán)氧乙烷具有致癌性，致突變性等毒性，不利于工作人員的安全；最后還有輻射滅菌，就是將滅菌產(chǎn)品放于適宜放射源輻射的Y射線或適宜的電子加速器發(fā)生的電子束中進(jìn)行電離輻射產(chǎn)生自由基通過(guò)控制輻射條件從而殺滅微生物，但這也要考慮輻射劑量的有效性和安全性。所以尋求一種方便，高效，經(jīng)濟(jì)的滅菌裝置是十分重要的。
[0004]隨著低溫等離子體技術(shù)的迅速發(fā)展和在生物醫(yī)學(xué)方面的廣泛應(yīng)用，利用低溫等離子體來(lái)滅菌已經(jīng)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，放電等離子體中有著非常豐富的活性粒子，比如臭氧和羥基等，還有大量高能粒子和電子。這些粒子可以使材料表面細(xì)菌的活性在短時(shí)間內(nèi)大幅度下降甚至徹底殺滅。而本發(fā)明利用水霧進(jìn)行放電，不僅有上述粒子生成，更會(huì)產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，這些負(fù)氧離子有很強(qiáng)的氧化還原作用，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜或細(xì)胞原甚至活性酶的活性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述部分問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種低于80°C的等離子體霧化滅菌裝置，所述裝置包括等離子體發(fā)生模塊，所述等離子體發(fā)生模塊包括放電電極，所述放電電極在低于80°C的水霧中通過(guò)介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體。
[0006]可選的，所述裝置還包括水霧發(fā)生模塊，所述水霧發(fā)生模塊用于產(chǎn)生水霧，包括水霧出口，其有水霧出口以便產(chǎn)生的水霧流出。
[0007]可選的，所述裝置還包括加熱模塊，所述加熱模塊用于對(duì)水霧進(jìn)行加熱，加熱后的水霧進(jìn)入等離子體發(fā)生模塊。
[0008]可選的，所述裝置還包括為長(zhǎng)方體或其他形狀的滅菌腔，所述滅菌腔包括水霧入口，與等離子體發(fā)生模塊密閉相連。
[0009]優(yōu)選的，所述滅菌腔還包括回收模塊，用于對(duì)滅菌后的殘留物進(jìn)行回收。
[0010]優(yōu)選的，所述裝置還包括電流監(jiān)測(cè)器和放電時(shí)間控制器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電電壓和電流和控制放電時(shí)間。
[0011]可選的，所述放電電極為針-筒結(jié)構(gòu)，包括針狀高壓電極，筒狀接地電極和介質(zhì)筒，所述介質(zhì)筒的材料包括玻璃、陶瓷和其它絕緣材料。
[0012]可選的，所述放電電極為針-板結(jié)構(gòu)，包括針狀高壓電極，板狀接地電極，所述板狀接地電極的材料包括玻璃、陶瓷和其它絕緣材料。
[0013]優(yōu)選的，所述針狀高壓電極為鎢針，其數(shù)量大于等于1，其形狀包括針形、S形、螺旋形或其它具有尖端的形狀。
[0014]其中，所述等離子體發(fā)生模塊還包括高壓電源，所述高壓電源與放電電極相連，用于為等離子體發(fā)生模塊提供高壓電。
[0015]優(yōu)選的，所述高壓電源為正弦高壓電源，峰-峰值選擇范圍為IkV到20kV，頻率范圍為50Hz到IGHz，所述高壓電源的電壓和頻率能夠被調(diào)節(jié)。
[0016]優(yōu)選的，所述高壓電源為脈沖高壓電源時(shí)，其電壓范圍是lkV_20kV，脈沖頻率范圍50Hz到IGHz，所述高壓電源的電壓和頻率能夠被調(diào)節(jié)。
[0017]優(yōu)選的，所述水霧發(fā)生模塊包括超聲波發(fā)生器和風(fēng)機(jī)，所述水霧發(fā)生模塊通過(guò)超聲波發(fā)生器將水霧發(fā)生模塊內(nèi)的水霧化產(chǎn)生水霧，通過(guò)風(fēng)機(jī)將所述水霧從所述水霧出口排出，且:調(diào)節(jié)所述超聲波發(fā)生器的超聲波功率能夠改變水霧產(chǎn)生的速度。
[0018]本發(fā)明所述的滅菌裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明利用溫度低于80°C水霧作為反應(yīng)氣體，無(wú)需其他添加劑，適合對(duì)熱敏感材料進(jìn)行處理，特別是醫(yī)療材料進(jìn)行滅菌；(2)本發(fā)明的放電電極與水霧直接接觸，可以使大部分水霧通過(guò)電極，實(shí)現(xiàn)與等離子體的大面積接觸，提高處理效率；(3)本發(fā)明利用水霧進(jìn)行放電，會(huì)產(chǎn)生大量負(fù)氧離子，可以大大提高滅菌效果，且不會(huì)產(chǎn)生毒性殘留；(4)通過(guò)對(duì)水霧溫度的控制，可以提高水汽飽和度，調(diào)節(jié)活性粒子成份；(5)加熱的水霧在等離子體處理模塊中不易凝聚，而在滅菌腔中被處理材料表面遇冷凝聚，更有效的將等離子體產(chǎn)生的活性粒子輸運(yùn)到被處理材料表面，提高滅菌效率；(6)通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波頻率和高壓電源的頻率或電壓，使得水霧產(chǎn)生的速度和等離子體產(chǎn)生的速度可以同步調(diào)節(jié)，使得活性粒子密度提高，滅菌效率更高；(7)等離子體發(fā)生裝置在大氣壓下進(jìn)行操作，無(wú)需真空腔，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便安全。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]就本發(fā)明而言，最基礎(chǔ)的實(shí)施例在于提出了: 一種低于80°C的等離子體霧化滅菌裝置。該裝置包括等離子體發(fā)生模塊，所述等離子體發(fā)生模塊包括放電電極，所述放電電極在低于80°C水霧中通過(guò)介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體。
[0023]該實(shí)施例中，利用低于80°C的水霧作為反應(yīng)氣體，無(wú)需其它添加劑，適合對(duì)熱敏感材料進(jìn)行處理，在等離子體對(duì)材料進(jìn)行滅菌時(shí)，沒(méi)有有害物質(zhì)殘留，特別適合醫(yī)療材料進(jìn)行滅菌。將電極置于低于80°C的水霧中進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電，提高了反應(yīng)效率，不僅可以產(chǎn)生可以使材料表面細(xì)菌的活性在短時(shí)間內(nèi)大幅度下降甚至徹底殺滅的臭氧和羥基粒子，同時(shí)還會(huì)會(huì)產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，這些負(fù)氧離子結(jié)合水霧在碰到溫度較低的材料后會(huì)在其表面液化生成一層水膜，利用負(fù)氧離子強(qiáng)的氧化還原作用，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜或細(xì)胞原甚至活性酶的活性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌的滅活，而不高于80°C的溫度卻不會(huì)對(duì)不耐熱的材料造成破壞，因而特別適用于醫(yī)療材料的滅菌。就該實(shí)施例而言，不高于80°C的水霧如何產(chǎn)生并不影響該實(shí)施例的效果。
[0024]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0025]實(shí)施例1
[0026]本實(shí)施例側(cè)重具體介紹基礎(chǔ)實(shí)施例中的等離子體發(fā)生模塊300，如圖2和圖3所示，相同之處不再贅述。所述等離子體發(fā)生模塊300除了包括基礎(chǔ)實(shí)施例中的放電電極302夕卜，還包括高壓電源301，所述高壓電源301和放電電極302相連，所述高壓電源301用于為等離子體發(fā)生模塊300提供高壓電。
[0027]所述高壓電源301可以為正弦高壓電源，峰-峰值選擇范圍在IkV到20kV，頻率范圍為50Hz到1GHz。在射頻頻率范圍內(nèi)等離子體的溫度會(huì)升高，采用一定措施控制在80°C內(nèi)，可以起到加熱水霧的作用。
[0028]所述高壓電源301還可以為脈沖高壓電源的電壓范圍是是lkV_20kV，其脈沖頻率范圍50Hz到1GHz。對(duì)于脈沖高壓電源，高壓電源的頻率越高，則等離子體的處理速度越快，相反則越慢，而脈沖高壓電源的頻率越高，等離子體的處理速度越快，但是放電電壓越低。就本實(shí)施例而言，在脈沖高壓電源激勵(lì)下，活性粒子的生成效率更高，同時(shí)降低了總的放電功率。
[0029]優(yōu)選的，本裝置的高壓電源301的電壓或頻率可進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)高壓電源301的電壓或頻率可以使得等離子體產(chǎn)生的速度可以和水霧流動(dòng)的速度相匹配，以使產(chǎn)生的等離子體中的活性粒子密度高，而達(dá)到更高的滅菌效率。因此，當(dāng)水霧流動(dòng)的速度較快時(shí)，對(duì)脈沖電源而言，可將高壓電源301的頻率調(diào)高，相反則調(diào)低或者將高壓電源301的電壓調(diào)低，相反，則調(diào)高；對(duì)正弦高壓電源而言，可將高壓電源301的電壓或頻率調(diào)高，相反則調(diào)低。
[0030]所述放電電極302可以為針-筒結(jié)構(gòu)，包括針狀高壓電極，筒狀接地電極和介質(zhì)筒。所述介質(zhì)筒的材料為絕緣材料，優(yōu)選的，所述介質(zhì)筒由玻璃制成，更優(yōu)選的，所述介質(zhì)筒由陶瓷材料制成。
[0031]優(yōu)選的，可以將數(shù)個(gè)針-筒結(jié)構(gòu)放電電極排列起來(lái)形成放電矩陣，從而增加等離子體濃度，提高處理效率。
[0032]所述放電電極302還可以是所述放電電極為針-板結(jié)構(gòu)，包括針狀高壓電極，板狀接地電極，所述板狀接地電極的材料為絕緣材料，優(yōu)選的，所述板狀接地電極的材料由玻璃制成，更優(yōu)的，所述板狀接地電極的材料由陶瓷材料制成，并且板狀接地電極上可覆蓋一層介質(zhì)材料，比如可以覆蓋上玻璃、陶瓷或其它絕緣介質(zhì)等。
[0033]優(yōu)選的，可以將數(shù)個(gè)所述針-板結(jié)構(gòu)放電電極組合起來(lái)，提高處理效率。
[0034]進(jìn)一步的，所述針狀高壓電極為鎢針，其數(shù)量大于等于1，其形狀包括針形、S形、螺旋形或其它具有尖端的形狀。
[0035]在本實(shí)施例中，所述等離子體發(fā)生裝置在大氣壓下進(jìn)行操作，無(wú)需真空腔，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便安全。
[0036]實(shí)施例2
[0037]本實(shí)施例側(cè)重介紹與前實(shí)施例的不同之處，相同之處不再贅述。本實(shí)施例與前實(shí)施例的不同之處在于，本裝置還可以包括水霧發(fā)生模塊，所述水霧模塊有水霧出口，通過(guò)所述水霧出口與等離子體發(fā)生模塊密閉連接，但是在此實(shí)施例中，水霧如何被加熱并不影響該實(shí)施例的效果。
[0038]水霧發(fā)生模塊可以利用超聲波的方式將水霧化，產(chǎn)生溫度低于80°C攝氏度的水霧。優(yōu)選的，水霧發(fā)生模塊中可以設(shè)置有風(fēng)機(jī)，通過(guò)風(fēng)機(jī)將產(chǎn)生的水霧通過(guò)水霧發(fā)生模塊的水霧出口吹出水霧發(fā)生模塊的殼體。
[0039]所述水霧發(fā)生模塊也可以采用市售的加濕器，利用加濕器產(chǎn)生水霧，水霧從加濕器的水霧出口吹出。
[0040]更優(yōu)的，水霧發(fā)生模塊使用超聲波發(fā)生器，而使用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生水霧，水霧產(chǎn)生速度可以被調(diào)節(jié)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的功率來(lái)改變水霧的產(chǎn)生速度的大小，功率增大時(shí)水霧產(chǎn)生速度增加，功率減小時(shí)水霧產(chǎn)生速度減小。
[0041]更進(jìn)一步的，所述裝置能夠通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波的頻率和高壓電源的頻率或電壓，使得水霧產(chǎn)生的速度和等離子體產(chǎn)生的速度進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，這樣得到的活性粒子密度很高，因而在很短的時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到很好的滅菌效果。
[0042]實(shí)施例3
[0043]本實(shí)施例側(cè)重介紹與前實(shí)施例的不同之處，相同之處不再贅述。本實(shí)施例與前實(shí)施例的不同之處在于，本裝置還可以增加加熱模塊200。
[0044]可選的，對(duì)本實(shí)施例中水霧如何產(chǎn)生和怎樣流動(dòng)并不考慮。所述加熱模塊的作用在于保證水霧進(jìn)入等離子發(fā)生模塊時(shí)是低于80°C的水霧，而對(duì)于加熱模塊處于什么位置，是否與等離子體發(fā)生模塊相連不考慮。
[0045]優(yōu)選的，所述裝置可以將所述加熱模塊設(shè)置在水霧發(fā)生模塊100和等離子體發(fā)生模塊300之間，如圖1所示，使加熱模塊200與水霧出口 102密閉連接，該模塊用于對(duì)生成的水霧進(jìn)行加熱并把加熱后的水霧輸送到等離子體發(fā)生模塊300。所述加熱模塊200能夠通過(guò)對(duì)溫度控制，使水霧溫度升高但不超過(guò)80°C，這樣有利于增加水霧的水汽飽和度，進(jìn)而還可以調(diào)節(jié)水霧中的活性粒子成份。
[0046]所述加熱模塊的加熱方式可以為金屬電熱管加熱，或者電阻絲加熱，或者電磁加熱，還可以是其它加熱方式。
[0047]實(shí)施例4
[0048]如圖1所示，本實(shí)施例側(cè)重介紹與基礎(chǔ)實(shí)施例的不同之處在于，在基礎(chǔ)實(shí)施例的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)一步劃分出滅菌腔400。
[0049]所述滅菌腔400與等離子體發(fā)生模塊300緊密相連，其腔體可以為長(zhǎng)方體，還可以為其他形狀，包括水霧入口。等離子體中的活性粒子經(jīng)水霧活化后，由水霧入口噴入腔體，對(duì)其中的材料進(jìn)行消毒滅菌處理。
[0050]加熱的水霧將順序進(jìn)入等離子體發(fā)生模塊和滅菌腔，加熱后的水霧在等離子體處理模塊中不易凝聚，而在滅菌腔中被處理材料表面遇冷凝聚，更有效的將等離子體產(chǎn)生的活性粒子輸運(yùn)到被處理材料表面，提高滅菌效率。
[0051]實(shí)施例5
[0052]本實(shí)施例側(cè)重介紹與前實(shí)施例的不同之處，相同之處不再贅述。本實(shí)施例與前實(shí)施例的不同之處在于，在滅菌腔400中還可以設(shè)置回收模塊，用于對(duì)滅菌后的殘留物進(jìn)行回收。
[0053]實(shí)施例6
[0054]本實(shí)施例側(cè)重介紹與前實(shí)施例的不同之處，相同之處不再贅述。本實(shí)施例與前實(shí)施例的不同之處在于，本裝置還可以設(shè)置電流監(jiān)測(cè)器和放電時(shí)間監(jiān)控器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電電流和控制放電時(shí)間。
[0055]本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。
[0056]以上對(duì)本發(fā)明所提供的滅菌裝置，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種低于80°c的等離子體霧化滅菌裝置，其特征在于:優(yōu)選的，所述裝置包括等離子體發(fā)生模塊，所述等離子體發(fā)生模塊包括放電電極，所述放電電極在低于80°C的水霧中通過(guò)介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括水霧發(fā)生模塊，所述水霧發(fā)生模塊用于產(chǎn)生水霧，其有水霧出口以便產(chǎn)生的水霧流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括加熱模塊，所述加熱模塊用于對(duì)水霧進(jìn)行加熱，加熱后的水霧進(jìn)入等離子體發(fā)生模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括為長(zhǎng)方體或其他形狀的滅菌腔，所述滅菌腔包括水霧入口，與等離子體發(fā)生模塊密閉相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:所述滅菌腔還包括回收模塊，用于對(duì)滅菌后的殘留物進(jìn)行回收。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括電流監(jiān)測(cè)器和放電時(shí)間控制器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電電流和控制放電時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述放電電極為針-筒結(jié)構(gòu)，包括針狀高壓電極，筒狀接地電極和介質(zhì)筒，所述介質(zhì)筒的材料包括玻璃、陶瓷和其它絕緣材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述放電電極為針-板結(jié)構(gòu)，包括針狀高壓電極，板狀接地電極，所述板狀接地電極的材料包括玻璃、陶瓷和其它絕緣材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于:所述針狀高壓電極為鎢針，其數(shù)量大于等于1，其形狀包括針形、S形、螺旋形或其它具有尖端的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于:所述等離子體發(fā)生模塊還包括高壓電源，所述高壓電源與放電電極相連，用于為等離子體發(fā)生模塊提供高壓電。
【文檔編號(hào)】A61L2/14GK104225638SQ201410399747
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】劉定新, 李策, 李宣健楠, 王小華, 榮命哲 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)