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：
本實(shí)用新型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(diǎn)有:(I)滅菌溫度低，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(wú)副產(chǎn)物，不產(chǎn)生有毒殘留物，對(duì)環(huán)境和操作人員安全；(4)滅菌全面，可以對(duì)復(fù)雜空間、外形的各個(gè)角度進(jìn)行有效滅菌?，F(xiàn)有技術(shù)如中國(guó)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(duì)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(guó)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(kāi)關(guān)和電源開(kāi)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(shí)，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(duì)各種表面的清洗、消毒和滅菌的目的。再如中國(guó)專利201020111158.3，公開(kāi)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(jī)，風(fēng)機(jī)與卡槽之間還設(shè)置有空氣過(guò)濾網(wǎng)，電極通過(guò)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(shí) 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(shí)際使用時(shí)，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(guò)技術(shù)手段降低放電所需電壓。(2)實(shí)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(chǎng)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(qiáng)等環(huán)境因素以及等離子體密度對(duì)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(wèn)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(jī)，不利于實(shí)際環(huán)境下使用。
發(fā)明內(nèi)容:本實(shí)用新型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(shí)用性、安全性等方面的不足，實(shí)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(duì)不同情況。本實(shí)用新型采用的技術(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(cè)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(chǔ)好的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果，對(duì)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(duì)應(yīng)預(yù)先存儲(chǔ)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)安全、清潔、高效地滅菌，同時(shí)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(cè)、并由分析電路分析處理后，發(fā)出指令通過(guò)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(guò)等離子體離子注入處理的工程塑料(ABS)，采用圓筒形設(shè)計(jì)，整體長(zhǎng)10 — 120cm，圓筒直徑2 — 10cm，在外殼中間相距20cm的兩處設(shè)有兩個(gè)手持部位24，該手持部位相對(duì)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(shí)也增大操作人員手部與裝置之間的摩擦，在前一個(gè)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(gè)手持部位距離2cm處，設(shè)置電路總開(kāi)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(jì)、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7-9cm，瓶體長(zhǎng)15-25cm，稀有氣體氣瓶外環(huán)為凹陷部分，稀有氣體氣瓶?jī)?nèi)圓為突起部分，這一設(shè)計(jì)可使等離子體滅菌裝置與稀有氣體氣瓶實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)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(guò)氣流控制閥和氣體流量計(jì)后，操作人員根據(jù)氣體流量計(jì)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(guò)預(yù)電離后，再經(jīng)介質(zhì)阻擋放電實(shí)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(guò)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(jì)了不同直徑的柵網(wǎng)、梳狀型、螺旋型，根據(jù)實(shí)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(duì)縫隙處的滅菌。其中，等離子體發(fā)生裝置通過(guò)射頻電極對(duì)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的電路包括:啟輝器，開(kāi)關(guān)，鎮(zhèn)流器，電源，高頻升壓變壓器，閉合開(kāi)關(guān)后，電壓經(jīng)過(guò)高頻升壓變壓器后，在射頻預(yù)電離電極處對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)電離，與此同時(shí)，啟輝器、鎮(zhèn)流器、電源構(gòu)成閉合回路，由于此時(shí)電路中電阻很小，故電路中會(huì)形成很大的電流，那么鎮(zhèn)流器兩端也就會(huì)形成很大的電壓，啟輝器處因溫度上升到一定程度而斷開(kāi)，電路瞬間斷開(kāi)，電流突變，此時(shí)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。本實(shí)用新型的原理在于: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(duì)環(huán)境中或生物體及物體表面的細(xì)菌進(jìn)行殺滅。本實(shí)用新型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(wú)需抽真空、功耗小、利用空氣放電無(wú)需外接工作氣體等優(yōu)點(diǎn)。由于介質(zhì)阻擋放電(DBD)在產(chǎn)生的放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的自由基和準(zhǔn)分子，如0H、O、NO等，它們的化學(xué)性質(zhì)非?；钴S，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(shí)用性。本實(shí)用新型的結(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(cè)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(duì)所接收到的環(huán)境條件進(jìn)行處理、分析，緊接著對(duì)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(shí)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(cè)、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(guò)半橋逆變電路完成直流電壓到方波電壓的變換。在PWM(Pulseffidth Modulation)控制方式下，兩個(gè)開(kāi)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。本實(shí)用新型利用串聯(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。本實(shí)用新型利用射頻預(yù)電離，由于預(yù)電離越強(qiáng)，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(shí)，先用預(yù)電離電極對(duì)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。本實(shí)用新型利用自感原理降低所需電源電壓，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)一個(gè)高頻升壓變壓器，放大電源提供的電壓，從而實(shí)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(guò)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(duì)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(jì)，不僅便于操作人員靈活操作，還能節(jié)省儲(chǔ)存空間。在裝置外部，設(shè)計(jì)了手持部位，在手持部位稍前位置，安裝了開(kāi)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(huì)在各種環(huán)境下工作，為避免會(huì)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(qiáng)度。綜合以上分析，本實(shí)用新型采用經(jīng)過(guò)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(wú)法正常工作。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型采用介質(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(shí)際使用。更重要的是，通過(guò)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(jì)更人性化，更有利于實(shí)際操作；材料上，采用耐熱、絕緣且經(jīng)過(guò)等離子體注入處理的具有抗菌效果的工程塑料。

:圖1是本實(shí)用新型的等離子體滅菌裝置滅菌過(guò)程的總體流程圖。圖2是本實(shí)用新型的等離子體滅菌裝置的外觀示意圖。圖3是本實(shí)用新型的等離子體滅菌裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的等離子體滅菌裝置所采用的電源控制電路原理圖。圖5是本實(shí)用新 型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(jì)圖。圖7是控制電路原理圖。圖8是半橋電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)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(cè)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(chǔ)好的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果，對(duì)已經(jīng)設(shè)置好的指令模板(此指令模板對(duì)應(yīng)預(yù)先存儲(chǔ)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)安全、清潔、高效地滅菌，同時(shí)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(cè)、并由分析電路分析處理后，發(fā)出指令通過(guò)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。[0036]如圖2所示，本實(shí)用新型的等離子體滅菌裝置外殼21主材料為經(jīng)過(guò)等離子體離子注入處理的工程塑料(ABS)，采用圓筒形設(shè)計(jì)，整體長(zhǎng)10 — 120cm，圓筒直徑2 — 10cm，在外殼中間相距20cm的兩處設(shè)有兩個(gè)手持部位24，該手持部位相對(duì)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(shí)也增大操作人員手部與裝置之間的摩擦。在前一個(gè)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(gè)手持部位距離2cm處，設(shè)置電路總開(kāi)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(jì)28、稀有氣體(本實(shí)用新型實(shí)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(zhǎng)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(jì)可使等離子體滅菌裝置與稀有氣體氣瓶54實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，避免氣體外泄。需要說(shuō)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(shí)不用裝上，避免影響操作人員滅菌。如圖3所示， 本實(shí)用新型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(guò)氣流控制閥33和氣體流量計(jì)28后，操作人員根據(jù)氣體流量計(jì)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(guò)預(yù)電離后，再經(jīng)介質(zhì)阻擋放電實(shí)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(guò)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(duì)于外電極27，預(yù)先設(shè)計(jì)了不同直徑的柵網(wǎng)、梳狀型、螺旋型。根據(jù)實(shí)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(duì)縫隙處的滅菌。如圖4所示，本等離子體發(fā)生裝置通過(guò)射頻電極26對(duì)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的電路包括:啟輝器41，開(kāi)關(guān)43，鎮(zhèn)流器44，電源45，高頻升壓變壓器47。閉合開(kāi)關(guān)43后，電壓經(jīng)過(guò)高頻升壓變壓器47后，在射頻預(yù)電離電極26處對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)電離，與此同時(shí)，啟輝器41、鎮(zhèn)流器44、電源45構(gòu)成閉合回路，由于此時(shí)電路中電阻很小，故電路中會(huì)形成很大的電流，那么鎮(zhèn)流器44兩端也就會(huì)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(kāi)，電路瞬間斷開(kāi)，電流突變，此時(shí)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(guò)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(gè)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(duì)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(duì)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(jí)采用推挽電路，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)300kHz。PWM控制器輸出的控制信號(hào)須經(jīng)過(guò)功率放和隔離大后才能用來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)。功率驅(qū)動(dòng)芯片選用IXDD404。這樣的PWM控制信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)、隔離，實(shí)現(xiàn)了控制電路與主電路之間的隔離，同時(shí)將弱的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成具備一定功率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)半橋開(kāi)關(guān)管具有負(fù)壓(負(fù)脈沖)，可以直接驅(qū)動(dòng)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(dòng)信號(hào)的控制下，半橋上下臂開(kāi)關(guān)管Ql和Q2交替導(dǎo)通，并與高壓變壓器初級(jí)漏感形成串聯(lián)諧振電路，輸出交流正弦電壓。本實(shí)用新型說(shuō)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)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保 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(cè)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(chǔ)好的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果，對(duì)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(duì)應(yīng)預(yù)先存儲(chǔ)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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，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(cè)、并由分析電路分析處理后，發(fā)出指令通過(guò)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(guò)等離子體離子注入處理的工程塑料，采用圓筒形設(shè)計(jì)，整體長(zhǎng)10 — 120cm，圓筒直徑2 — 10cm，在外殼中間相距20cm的兩處設(shè)有兩個(gè)手持部位(24)，該手持部位相對(duì)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，在前一個(gè)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(gè)手持部位距離2cm處，設(shè)置電路總開(kāi)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(jì)(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?！?br> 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7 — 9cm，瓶體長(zhǎng)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(jì)可使等離子體滅菌裝置與稀有氣體氣瓶(54)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)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。
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(jì)了不同直徑的柵網(wǎng)、梳狀型、螺旋型。
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(guò)射頻電極(26)對(duì)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的電路包括:啟輝器(41)，開(kāi)關(guān)(43)，鎮(zhèn)流器(44)，電源(45)，高頻升壓變壓器(47)，閉合開(kāi)關(guān)(43)后，電壓經(jīng)過(guò)高頻升壓變壓器(47)后，在射頻預(yù)電離電極(26)處對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)電離，與此同時(shí)，啟輝器(41)、鎮(zhèn)流器(44)、電源(45)構(gòu)成閉合回路，由于此時(shí)電路中電阻很小，故電路中會(huì)形成很大的電流，那么鎮(zhèn)流器(44)兩端也就會(huì)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(kāi)，電路瞬間斷開(kāi)，電流突變，此時(shí)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 。
專利摘要本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型采用介質(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(shí)際使用。更重要的是，通過(guò)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(jì)更人性化，更有利于實(shí)際操作；材料上，采用耐熱、絕緣且經(jīng)過(guò)等離子體注入處理的具有抗菌效果的工程塑料。
文檔編號(hào)A61L2/14GK203089967SQ20122074589
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:云南航天工業(yè)有限公司