專利名稱：微等離子體產(chǎn)生裝置及其滅菌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種微等離子體產(chǎn)生裝置，尤其指一種適用于滅菌的微等離子體產(chǎn)生裝置及微等離子體滅菌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于可以重復(fù)使用的醫(yī)療器具，例如對于外科或牙科器具進行滅菌時，則須要保證可以全數(shù)去除該些器具上附著的微生物，不論是細菌、真菌或病毒，皆需要全數(shù)去除以防止下一個病患受到任何可能性的感染。然而，現(xiàn)今已知的滅菌方法，舉例如高熱高壓滅菌、 施用如環(huán)氧乙烷類的化學(xué)性殺菌藥劑、或以物理性放射線照射等方法，卻很有可能對于受處理的樣本造成一定程度的損傷或破壞。因此，大型醫(yī)療院所近年來開始采用低溫低壓等離子體滅菌法，亦即于真空狀態(tài)下，利用電波能量刺激極度活化的氣體，使離子與分子互相碰撞產(chǎn)生自由基，可在低于50°C下破壞微生物新陳代謝以進行滅菌，此種方法對環(huán)境無毒性殘存(氧氣及水)，故可處理不耐熱及不耐濕的醫(yī)療器材。為了改善滅菌時對于處理物可能造成的傷害，以及降低真空低溫等離子體機臺購置成本，近來發(fā)展利用非熱性、常壓的介電阻障(dielectric barrier discharge, DBD)等離子體進行滅菌，此種DBD等離子體是在兩平面電極間產(chǎn)生等離子體，其中一電極上覆以介電材質(zhì)屏障，以避免產(chǎn)生非預(yù)期微電弧，DBD等離子體可減少或避免高能量部分造成的影響，只要施加低能量即可獲得高反應(yīng)性的物質(zhì)達到滅菌效果。然而，上述DBD等離子體仍有使用上的限制，此因醫(yī)療器具大多數(shù)具有不規(guī)則的外型，但DBD等離子體卻難以覆蓋上述醫(yī)療器具所有暴露的表面，或者難以作用至前述醫(yī)療器材上某些縫隙中所藏匿的細菌，因此，滅菌的成效受制于待處理物的幾何形狀。另一方面，藏匿而殘余的細菌，通常處于潮濕環(huán)境，如水溶液中，因此必須施用可確保水溶液中亦可達到完全滅菌效果的滅菌技術(shù)，但若采用DBD等離子體在水溶液中進行滅菌，困難性則會大幅提升。因此，若可以發(fā)展出一種得以在水溶液中達到完全滅菌標(biāo)準(zhǔn)的微等離子體技術(shù)， 可隨處理樣品外觀或形狀而彈性裝配，則可以大幅減少滅菌所需的時間及降低機臺購置成本，加速相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微等離子體產(chǎn)生裝置和微等離子體滅菌系統(tǒng)，以改進公知技術(shù)中存在的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的微等離子體產(chǎn)生裝置，包括一第一氣體貯存單元，其用于存放一第一氣體；一第二氣體貯存單元，其用于存放一第二氣體；一微等離子體產(chǎn)生單元，其包括一氣體傳輸腔體，具有一第一入口端及一第一出口端，其中，該第一入口端連接該第一氣體貯存單元并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體， 其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體的該第一出口端內(nèi)壁；一介電質(zhì)內(nèi)管，其具有一第二入口端及一第二出口端且貫穿該散熱保護腔體，其中，該第二入口端連通該氣體傳輸腔體；一電極， 設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端的外側(cè)且位于該散熱保護腔體內(nèi)；以及一中空金屬管，其設(shè)置于該氣體傳輸腔體及該介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，該中空金屬管具有一第三入口端及一第三出口端，該第三入口端連接該第二氣體貯存單元并輸入該第二氣體；以及一電源供應(yīng)單元，其耦合該電極及該中空金屬管，以于該電極及該中空金屬管之間產(chǎn)生微等離子體。所述的微等離子體產(chǎn)生裝置，其中，該電源供應(yīng)單元是一高頻高壓低電流電源供應(yīng)器。所述的微等離子體產(chǎn)生裝置，其中，該中空金屬管平行該介電質(zhì)內(nèi)管并設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的中央。本發(fā)明提供的微等離子體滅菌系統(tǒng)，是對一樣本進行滅菌，該微等離子體滅菌系統(tǒng)包括一第一氣體貯存單元，其用于存放一第一氣體；一第二氣體貯存單元，其用于存放一第二氣體；一或復(fù)數(shù)個微等離子體產(chǎn)生單元，每一微等離子體產(chǎn)生單元包括一氣體傳輸腔體，其具有一第一入口端及一第一出口端，其中，該第一入口端連接該第一氣體貯存單元并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體，其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體的該第一出口端內(nèi)壁；一介電質(zhì)內(nèi)管，其具有一第二入口端及一第二出口端且貫穿該散熱保護腔體，其中，該第二入口端連通該氣體傳輸腔體；一電極，其設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端的外側(cè)且位于該散熱保護腔體內(nèi)；以及一中空金屬管，其設(shè)置于該氣體傳輸腔體及該介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，該中空金屬管具有一第三入口端及一第三出口端，該第三入口端連接該第二氣體貯存單元并輸入該第二氣體；以及一電源供應(yīng)單元，其耦合該微等離子體產(chǎn)生單元的該電極及該中空金屬管，使該微等離子體產(chǎn)生單元于該電極與該中空金屬管之間產(chǎn)生微等離子體。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，包括一樣本槽，用于容納該樣本。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該第一氣體維持等離子體的氣體且其為氦氣或氬氣，該第二氣體是具反應(yīng)性的氣體且其為氧氣或氮氣。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該氧氣于單位時間內(nèi)的氣體體積是該氬氣的體積的20%以下。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該電源供應(yīng)單元是一高頻高壓低電流電源供應(yīng)器。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該中空金屬管平行該介電質(zhì)內(nèi)管并設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的中央。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該樣本與該氣體傳輸管的該第一出口端的距離范圍為0. Imm至10mm。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，對該樣本進行滅菌的時間范圍為30秒至300秒。所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，微等離子體產(chǎn)生單元包括一定位套頭，設(shè)置于第二出口端外側(cè)且連接該散熱保護腔體。本發(fā)明的微等離子體產(chǎn)生裝置采用毛細管式中空內(nèi)電極，將反應(yīng)氣體與等離子體激發(fā)氣體分流供應(yīng)，無須使用高瓦數(shù)產(chǎn)生等離子體且尺寸可縮小至筆型，因此利于操作且具有低耗能、在常溫下運作、不產(chǎn)生有害物質(zhì)等特性，可增加使用安全性及符合綠色環(huán)保的趨勢。本發(fā)明的微等離子體滅菌系統(tǒng)，通過調(diào)整反應(yīng)氣體與等離子體激發(fā)氣體的混合比例，無論如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及噬熱桿菌等細菌位于體表干燥部位或潮濕部位， 皆可在短時間內(nèi)達到快速且完全滅菌的目標(biāo)。


圖1是本發(fā)明實施例一的微等離子體產(chǎn)生裝置的示意2是本發(fā)明測試例一中，微等離子體工作距離為6mm的光發(fā)射光譜圖。圖3是本發(fā)明測試例一中，等離子體中主要種類的光學(xué)發(fā)射光譜(0EQ相對強度。圖4是本發(fā)明測試例一中，等離子體工作距離與所產(chǎn)生的等離子體中各主要種類含量的關(guān)系圖。圖5是本發(fā)明測試例二中，大腸桿菌菌體的掃描式電子顯微鏡，其中圖5(a)為未經(jīng)等離子體處理者，圖5 (b)是以工作距離6mm進行120秒等離子體處理。附圖中主要組件符號說明第一氣體貯存單元20 ；第二氣體貯存單元30 ；微等離子體產(chǎn)生單元40 ；電源供應(yīng)單元50 ；氣體傳輸腔體41 ；第一入口端411 ；第一出口端413 ；散熱保護腔體43 ；電極45 ；介電質(zhì)內(nèi)管47 ；第二入口端471 ；第二出口端473 ；定位套頭48 ；中空金屬管49 ；第三入口端 491 ；第三出口端493 ；電源供應(yīng)單元50 ；樣本槽60。
具體實施例方式本發(fā)明提供的微等離子體產(chǎn)生裝置，包括一種微等離子體產(chǎn)生裝置，包括一第一氣體貯存單元，其用于存放一第一氣體；一第二氣體貯存單元，其用于存放一第二氣體； 一微等離子體產(chǎn)生單元，其包括一氣體傳輸腔體，其具有一第一入口端及一第一出口端， 其中，該第一入口端連接該第一氣體貯存單元并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體，其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體的該第一出口端內(nèi)壁；一介電質(zhì)內(nèi)管，其具有一第二入口端及一第二出口端且貫穿該散熱保護腔體，其中，該第二入口端連通該氣體傳輸腔體；一電極，其設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端的外側(cè)且位于該散熱保護腔體內(nèi)；以及一中空金屬管，其設(shè)置于該氣體傳輸腔體及該介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，該中空金屬管具有一第三入口端及一第三出口端，該第三入口端連接該第二氣體貯存單元并輸入該第二氣體；以及一電源供應(yīng)單元，其耦合該電極及該中空金屬管，以于該電極及該中空金屬管之間產(chǎn)生微等離子體。本發(fā)明上述微等離子體產(chǎn)生裝置中，該散熱保護腔體可以散逸裝置內(nèi)部所產(chǎn)生的熱度，同時保護內(nèi)部電極，而該介電質(zhì)內(nèi)管除了導(dǎo)引該氣體傳輸腔體中的第一氣體往其第二出口端移動外，尚可阻隔該中空金屬管及該電極。
于本發(fā)明微等離子體產(chǎn)生裝置的一態(tài)樣中，該電源供應(yīng)單元的種類沒有特別限定，舉例可為一高頻高壓低電流電源供應(yīng)器。于本發(fā)明的微等離子體產(chǎn)生裝置中，因為采用該中空金屬管，第一氣體及第二氣體不預(yù)先混合，而于該電極以及該中空金屬管之間才進行混合，所以即使電源供應(yīng)單元僅可輸出低功率，同樣可以達到產(chǎn)生微等離子體的目的。于本發(fā)明微等離子體產(chǎn)生裝置的另一態(tài)樣中，該中空金屬管設(shè)置的方式?jīng)]有特別限定，較佳為該中空金屬管平行于該介電質(zhì)內(nèi)管并設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的中央，可在微等離子體產(chǎn)生過程中，使該中空金屬管中所傳輸?shù)脑摰诙怏w，直至該中空金屬管的該第二出口端才接觸到該介電質(zhì)內(nèi)管中所傳輸?shù)脑摰谝粴怏w，達到氣體分流的目的。此外，該電極及該中空金屬管的距離范圍沒有特別限定，可隨通入氣體及其混和比例或所使用電源供應(yīng)器及其它參數(shù)而改變，舉例可為ι μ m至10mm。本發(fā)明提供的微等離子體滅菌系統(tǒng)，是對一樣本進行滅菌，該微等離子體滅菌系統(tǒng)包括一種微等離子體產(chǎn)生裝置，包括一第一氣體貯存單元，其用于存放一第一氣體； 一第二氣體貯存單元，其用于存放一第二氣體；一或復(fù)數(shù)個微等離子體產(chǎn)生單元，每一微等離子體產(chǎn)生單元包括一氣體傳輸腔體，其具有一第一入口端及一第一出口端，其中，該第一入口端連接該第一氣體貯存單元并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體，其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體的該第一出口端內(nèi)壁；一介電質(zhì)內(nèi)管，其具有一第二入口端及一第二出口端且貫穿該散熱保護腔體，其中，該第二入口端連通該氣體傳輸腔體；一電極，其設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端的外側(cè)且位于該散熱保護腔體內(nèi)；以及一中空金屬管，其設(shè)置于該氣體傳輸腔體及該介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，該中空金屬管具有一第三入口端及一第三出口端，該第三入口端連接該第二氣體貯存單元并輸入該第二氣體；以及一電源供應(yīng)單元，其耦合該微等離子體產(chǎn)生單元的該電極及該中空金屬管，以致使該微等離子體產(chǎn)生單元于該電極與該中空金屬管之間產(chǎn)生微等離子體。本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)可依需求選擇性再包括一樣本槽，用于容納該樣本， 因此當(dāng)樣本為沒有固定形態(tài)如液體狀態(tài)時，可以直接置于該樣本槽中，以利微等離子體滅菌系統(tǒng)進行滅菌。此外，為避免外界空氣成份以及濕氣影響本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)的處理成效，該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端外側(cè)可加裝一定位套頭，此定位套頭連接該散熱保護腔體43，可用于阻隔外界空氣成份與濕氣，同時限制產(chǎn)生的微等離子體至一固態(tài)樣品或樣本槽的距離。于本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)的一態(tài)樣中，該第一氣體是做為等離子體激發(fā)氣體，主要用于維持等離子體；該第二氣體具有反應(yīng)性，一般是做為反應(yīng)氣體。而該第一氣體及該第二氣體的種類沒有特別限定，例如第一氣體可為氦氣或氬氣，而第二氣體可為氧氣或氮氣，不過較佳是該第一氣體為氬氣，該第二氣體為氧氣，其中，相較于該氬氣的輸出量， 該氧氣的輸出量較佳隨處理式樣而改變，一般超過0 %且于20 %以下。于本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)的另一態(tài)樣中，該電源供應(yīng)單元的種類沒有特別限定，舉例可為一高頻高壓低電流電源供應(yīng)器。于本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)的再一態(tài)樣中，該中空金屬管設(shè)置的方式?jīng)]有特別限定，較佳為該中空金屬管平行于該介電質(zhì)內(nèi)管并設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的中央，可在微等離子體產(chǎn)生過程中，使該中空金屬管中所傳輸?shù)脑摰诙怏w，直至該中空金屬管的該第三出口端才接觸到該介電質(zhì)內(nèi)管中所傳輸?shù)脑摰谝粴怏w，達到氣體分流的目的。于本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)的再另一態(tài)樣中，該樣本具離該介電質(zhì)內(nèi)管的該第一出口端的距離，稱為工作距離，其至少為0. 1mm，亦可長達IOmm;對該樣本進行滅菌的時間視菌種及等離子體參數(shù)而定，舉例參數(shù)包含工作氣體、混氣比例及微等離子體距試樣表面距離，于本發(fā)明的具體實施例中，滅菌時間大約可為30秒至300秒。針對體表干燥部位或潮濕部位(如口腔黏膜)的細菌，可利用本發(fā)明的微等離子體滅菌系統(tǒng)，調(diào)整電源施加功率、工作距離、作用時間、反應(yīng)氣體及等離子體激發(fā)氣體的混合比例等，達到完全滅菌的效果。以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟習(xí)此技藝的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可由其它不同的具體實施例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不悖離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。本發(fā)明的實施例中該些附圖均為簡化的示意圖。惟該些圖標(biāo)僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的組件，其所顯示的組件非為實際實施時的態(tài)樣，其實際實施時的組件數(shù)目、形狀等比例為一選擇性的設(shè)計，且其組件布局型態(tài)可能更復(fù)雜。實施例一圖1是本實施例的微等離子體產(chǎn)生裝置的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的微等離子體產(chǎn)生裝置，主要包含一第一氣體貯存單元20、一第二氣體貯存單元30、一微等離子體產(chǎn)生單元40、以及一電源供應(yīng)單元50。于本發(fā)明中，該第一氣體貯存單元20是用于存放一第一氣體，而該第二氣體貯存單元30是用于存放一第二氣體。本實施例中，該第一氣體作為等離子體激發(fā)氣體，舉例可為氬氣，該第二氣體做為反應(yīng)性氣體，舉例可為氧氣。該微等離子體產(chǎn)生單元40主要包括一氣體傳輸腔體41，其具有一第一入口端 411及一第一出口端413，其中，該第一入口端411連接該第一氣體貯存單元20并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體43，具散熱與保護內(nèi)部電極的功能，其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體 41的該第一出口端413內(nèi)壁；一介電質(zhì)內(nèi)管47，其具有一第二入口端471及一第二出口端 473且貫穿該散熱保護腔體43，其中，該第二入口端471連通該氣體傳輸腔體41，以傳輸?shù)谝粴怏w；一電極45，其設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管47的該第二出口端473的外側(cè)且位于該散熱保護腔體43內(nèi)；一中空金屬管49，其設(shè)置于該氣體傳輸腔體41及該介電質(zhì)內(nèi)管47內(nèi)，以通過該介電質(zhì)內(nèi)管47阻隔該中空金屬管49以及該電極45，該中空金屬管49具有一第三入口端491及一第三出口端493，該第三入口端491連接該第二氣體貯存單元30并輸入該第二氣體；于第二出口端473外側(cè)可裝設(shè)一可替換式的定位套頭48，此定位套頭48連接該散熱保護腔體43，可以阻隔外界空氣成份，避免外界空氣或濕氣影響本發(fā)明微等離子體滅菌系統(tǒng)的處理成效，同時限制產(chǎn)生的微等離子體至一固態(tài)樣品或樣本槽的距離。于本實施例中，可使用具有氣體通道及絕緣層的石英管做為介電層內(nèi)管47，其內(nèi)徑可依需求而定，例如5mm。此外，可使用不銹鋼中空電極做為該中空金屬管49，此中空金屬管49的直徑大致上可于0.5mm至Imm的范圍，例如0.8mm。此中空金屬管49可直接接地或經(jīng)由電源供應(yīng)單元50而接地，中空金屬管49作為內(nèi)電極，用以供應(yīng)該第二氣體。另外， 可使用環(huán)狀金屬導(dǎo)體，例如銅，作為電極45，此電極45是作為外電極，電性連接電源供應(yīng)單元50。該電源供應(yīng)單元50耦合該微等離子體產(chǎn)生單元40的該電極45及該中空金屬管 47，以提供電能給該微等離子體產(chǎn)生單元40，使該微等離子體產(chǎn)生單元40的該電極45及該中空金屬管49之間產(chǎn)生微等離子體。于本實施例中，可使用具阻抗匹配器(MW5DM11， ENI)的射頻(radio-frequency，RF，約 13. 56MHz)電源供應(yīng)器(ACG-3B，ENI, Rochester, New York, USA)做為該電源供應(yīng)單元50。實施例二本實施例的微等離子體滅菌系統(tǒng)，如同圖1所示，主要包含一第一氣體貯存單元 20、一第二氣體貯存單元30、一或復(fù)數(shù)個微等離子體產(chǎn)生單元40、以及一電源供應(yīng)單元50。 本實施例的微等離子體滅菌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致上同于實施例一，且除上述組件外，可依需要額外設(shè)置一樣本槽60，用于容納固態(tài)樣本或液態(tài)樣本。測試例一激發(fā)物質(zhì)的光學(xué)性診斷分析于上述實施例二的微等離子體滅菌系統(tǒng)，使用氬氣做為第一氣體，其引入該氣體傳輸腔體41的氣體供應(yīng)流速約固定于IO4sccm;使用氧氣做為第二氣體，利用質(zhì)流控制器 (5850E, Brooks Inc.)將引入該中空金屬管49的氣體供應(yīng)流速控制于0至20sccm。以電源供應(yīng)器50持續(xù)施加大約27W的功率(V,.m.s大約為0. 57kV ；I,.m.s大約為 47mA)，此可利用示波器(TDS 3034B, Tektronix Inc.，OR, USA)的高電壓探針(P6015A， Tektronix Inc.)及電流探針(P6021, Tektronix Inc.)進行量測而確認。于距介電質(zhì)內(nèi)管的出口端(亦即工作距離(working distance)) 6mm的位置，使用裝設(shè)有電荷耦合裝置偵測器(CCD detector，1340x 100畫素)的單一單光器(SpectraPro 2300 , Acton Ltd, MA, USA)做為光發(fā)射光譜儀(Optical Emission Spectroscopy, 0ES)， 對所產(chǎn)生的等離子體中進行測量分析，所使用的分光光柵，分別為330 900nm(150g/mm)、 200 500nm(1200g/mm)、以及 500 1 IOOnm(1200g/mm)，1200g/mm 光柵的光譜分辨率可達 0. lnm。測量所得的光譜分析結(jié)果如圖2所示，其中NO- γ位于237nm及M8nm，OH位于 306nm, NH 位于 336nm，CO2 位于 362nm、404nm、以及 416nm，N2 (2nd 正系統(tǒng))位于 331nm 至 442nm,而Ar-I譜線位于696nm至965nm，少量0_1譜線位于777nm。由圖2可知，所產(chǎn)生的等離子體中，因為產(chǎn)生等離子體的過程，周遭的空氣及濕氣 (相對濕度約于65%至70%之間)會加入反應(yīng)，因此，亦會產(chǎn)生含N或0等化學(xué)反應(yīng)性的種類。此外，于圖2(a)中，相較于純氬氣所產(chǎn)生的等離子體，可明顯觀察出混有0. 及0.2% 氧氣的氬氣所產(chǎn)生的等離子體，其中NO-Y及OH所含比例明顯減少。由于NO-Y及OH此兩種含量關(guān)系到等離子體中所產(chǎn)生的紫外線放射強度，因此，本發(fā)明的等離子體滅菌系統(tǒng)中混入少量氧氣可以減少等離子體中所產(chǎn)生的紫外線放射量。但由圖2(b)可看出，當(dāng)氬氣中混有0. 及0. 2%的氧氣時，0-1種類的含量增加，因此，可得知添加少量氧氣得以改變等離子體中組成。圖3顯示所產(chǎn)生的等離子體中主要種類的光發(fā)射光譜相對強度，其中(a)表示OH 及NO種類的含量，(b)表示0-1及Ar-I種類的含量。由圖3(a)可知，相較于純氬氣所產(chǎn)生的等離子體，氬氣中添加0. 及0.2%的氧氣，可使等離子體中OH含量分別降至75%及 70%，并使NO含量降至70%及35% ；由圖3(b)可知，相較于純氬氣所產(chǎn)生的等離子體，氬氣中添加0. 及0.2%的氧氣，可使等離子體中O-I種類(777nm)含量大幅增加(大約增加250%)，并使Ar-I種類(750nm)含量些微降低(大約降低10%)。由此可知，因周圍氣體及濕度所產(chǎn)生的NO及OH會因為添加些許氧氣而減少，進而減少相關(guān)于NO及OH的紫外線放射比例。圖4顯示等離子體工作距離與所產(chǎn)生的等離子體中各主要種類含量的關(guān)系圖。由圖4可知，當(dāng)工作距離由3mm拉長至6mm時，會大約僅剩10%左右的激發(fā)物質(zhì)，若再延長至 9mm，則會只剩下0. 6%至2. 0%左右，故等離子體中各主要種類的含量，會隨著工作距離拉長而大幅縮減，若要確保等離子體作用時有足夠的反應(yīng)物質(zhì)，工作距離為一重要因素。測試例二滅菌時間的影響將中國臺灣新竹菌種保存及研究中心(Culture and Collection ResearchCenter, Shinchu, Taiwan)購得的革蘭氏陰性大腸桿菌(E. coli, ATCC11775)，使
I (nutrient agar I, Difco 0001, Merck, Darmstadt, Germany) T 37°CT 培養(yǎng)M小時后，以白金環(huán)取出細菌，將其稀釋于IOml無菌水中，并將細菌濃度大約控制于 5xl06CFU/mlo取含菌水溶液約200μ 1，置于樣本槽60，此樣品槽底部為一導(dǎo)電金屬板，例如鋁金屬薄板，上方結(jié)合聚二甲基硅氧烷(polydimethyl siloxane, PDMS)制作中空的圓柱作為樣本槽體。相關(guān)滅菌條件參考上述測試例一，但本實施例的工作距離為6mm，且于氮氣中添加0%至0. 2%的氧氣，并持續(xù)等離子體處理0秒至180秒。而后，將經(jīng)過等離子體處理的菌液置于洋菜培養(yǎng)基I上，于37°C下陪養(yǎng)M小時后，觀察生成的菌落數(shù)目。之后，再將該菌落稀釋于無菌水中，置于涂覆聚-L-離胺酸(poly-L-Lysine，P8920, Sigma-Aldrich, USA)的預(yù)洗載玻片上，經(jīng)過M小時冷凍干燥后，于含菌的樣本表面涂覆白金薄層，再使用掃描式電子顯微鏡(Scanning ElectronMicroscope, SEM, EV050, Carl Zeiss Inc. , North America)，以4000倍的放大倍率進行菌體形狀觀察。如圖5分析大腸桿菌電子顯微鏡照影所示，其中圖5(a)為未經(jīng)過等離子體處理的菌體，圖5(b)為經(jīng)過等離子體(工作距離6mm，處理時間120秒)處理的菌體。由圖五(a) 所示，未經(jīng)過等離子體處理的大腸桿菌菌體，仍呈現(xiàn)完好的桿狀，圖五(b)但經(jīng)過等離子體處理的菌體，則呈現(xiàn)扭曲、不規(guī)則狀，甚至分散成碎片。此外，使用上述實施例二的微等離子體滅菌系統(tǒng)，于菌液與等離子體兩者之間隔有一厚度為Imm的石英玻片，由于等離子體所產(chǎn)生的UV光得以穿透石英玻片，由此針對UV 光探討其對細菌影響。培養(yǎng)基表面菌落數(shù)目的實驗結(jié)果，如表一所示，其中Ntl表示大腸桿菌的起始菌落數(shù)目，N表示經(jīng)過等離子體處理后大腸桿菌的存活菌落數(shù)目。表一
權(quán)利要求
1.一種微等離子體產(chǎn)生裝置，包括一第一氣體貯存單元，其用于存放一第一氣體； 一第二氣體貯存單元，其用于存放一第二氣體；一微等離子體產(chǎn)生單元，其包括一氣體傳輸腔體，具有一第一入口端及一第一出口端，其中，該第一入口端連接該第一氣體貯存單元并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體，其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體的該第一出口端內(nèi)壁；一介電質(zhì)內(nèi)管，其具有一第二入口端及一第二出口端且貫穿該散熱保護腔體，其中，該第二入口端連通該氣體傳輸腔體；一電極，設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端的外側(cè)且位于該散熱保護腔體內(nèi)；以及一中空金屬管， 其設(shè)置于該氣體傳輸腔體及該介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，該中空金屬管具有一第三入口端及一第三出口端，該第三入口端連接該第二氣體貯存單元并輸入該第二氣體；以及一電源供應(yīng)單元，其耦合該電極及該中空金屬管，以于該電極及該中空金屬管之間產(chǎn)生微等離子體。
2.如權(quán)利要求1所述的微等離子體產(chǎn)生裝置，其中，該電源供應(yīng)單元是一高頻高壓低電流電源供應(yīng)器。
3.如權(quán)利要求1所述的微等離子體產(chǎn)生裝置，其中，該中空金屬管平行該介電質(zhì)內(nèi)管并設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的中央。
4.一種微等離子體滅菌系統(tǒng)，是對一樣本進行滅菌，該微等離子體滅菌系統(tǒng)包括 一第一氣體貯存單元，其用于存放一第一氣體；一第二氣體貯存單元，其用于存放一第二氣體； 一或復(fù)數(shù)個微等離子體產(chǎn)生單元，每一微等離子體產(chǎn)生單元包括 一氣體傳輸腔體，其具有一第一入口端及一第一出口端，其中，該第一入口端連接該第一氣體貯存單元并輸入該第一氣體；一散熱保護腔體，其一側(cè)連接該氣體傳輸腔體的該第一出口端內(nèi)壁； 一介電質(zhì)內(nèi)管，其具有一第二入口端及一第二出口端且貫穿該散熱保護腔體，其中，該第二入口端連通該氣體傳輸腔體；一電極，其設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的該第二出口端的外側(cè)且位于該散熱保護腔體內(nèi)；以及一中空金屬管，其設(shè)置于該氣體傳輸腔體及該介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，該中空金屬管具有一第三入口端及一第三出口端，該第三入口端連接該第二氣體貯存單元并輸入該第二氣體；以及一電源供應(yīng)單元，其耦合該微等離子體產(chǎn)生單元的該電極及該中空金屬管，使該微等離子體產(chǎn)生單元于該電極與該中空金屬管之間產(chǎn)生微等離子體。
5.如權(quán)利要求4所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，包括一樣本槽，用于容納該樣本。
6.如權(quán)利要求4所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該第一氣體維持等離子體的氣體且其為氦氣或氬氣，該第二氣體是具反應(yīng)性的氣體且其為氧氣或氮氣。
7.如權(quán)利要求6所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該氧氣于單位時間內(nèi)的氣體體積是該氬氣的體積的20%以下。
8.如權(quán)利要求4所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該電源供應(yīng)單元是一高頻高壓低電流電源供應(yīng)器。
9.如權(quán)利要求4所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該中空金屬管平行該介電質(zhì)內(nèi)管并設(shè)置于該介電質(zhì)內(nèi)管的中央。
10.如權(quán)利要求4所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，該樣本與該氣體傳輸管的該第一出口端的距離范圍為0. Imm至10mm。
11.如權(quán)利要求10所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，對該樣本進行滅菌的時間范圍為30秒至300秒。
12.如權(quán)利要求4所述的微等離子體滅菌系統(tǒng)，其中，微等離子體產(chǎn)生單元包括一定位套頭，設(shè)置于第二出口端外側(cè)且連接該散熱保護腔體。
全文摘要
一種微等離子體產(chǎn)生裝置及其滅菌系統(tǒng)，微等離子體產(chǎn)生裝置包含一微等離子體產(chǎn)生單元，其包括氣體傳輸腔體，具有第一入口端及第一出口端，第一入口端輸入第一氣體；散熱保護腔體，一側(cè)連接第一出口端內(nèi)壁；介電質(zhì)內(nèi)管，具有第二入口端及第二出口端且貫穿散熱保護腔體，第二入口端連通氣體傳輸腔體；電極，設(shè)置于第二出口端的外側(cè)且位于散熱保護腔體內(nèi)；以及中空金屬管，設(shè)置于氣體傳輸腔體及介電質(zhì)內(nèi)管內(nèi)，中空金屬管具有第三入口端及第三出口端，第三入口端輸入第二氣體。
文檔編號A61L2/14GK102404927SQ201110259990
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者廖峻德, 林東毅, 翁志強, 陳信宏 申請人:廖峻德