專利名稱：物品殺菌用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于低壓等離子體進(jìn)行物品殺菌的裝置，其帶有一個(gè)可抽真空的與用于待電離氣體的導(dǎo)管相連的物品容納室以及帶有一個(gè)連接在高頻發(fā)射裝置上的天線系統(tǒng)用于將交流電等離子體感應(yīng)耦合到室內(nèi)。
等離子體的殺菌效果基于離子轟擊對(duì)細(xì)菌造成的機(jī)械性損毀，此外基于通過(guò)產(chǎn)生的原子團(tuán)造成的化學(xué)損毀以及基于通過(guò)紫外光造成的損毀。在只需要少量能量的情況下，等離子體可以穿透最小的表面裂紋和表面穿孔，其中隨著負(fù)壓越來(lái)越強(qiáng)，溫度可以降低到即使是熱敏性物品例如含有塑料的醫(yī)用植入體也能夠受處理的程度，為了將高頻功率耦合到室內(nèi)有多種方案，其中當(dāng)需要一個(gè)特別高的電子密度的時(shí)候，感應(yīng)耦合被證明是可行的方法。用于感應(yīng)耦合交流電等離子體的天線系統(tǒng)通常包括一個(gè)設(shè)計(jì)成耦合線圈形式的環(huán)形天線。其中一個(gè)在垂直于線圈表面方向的交變磁場(chǎng)感應(yīng)出一個(gè)電場(chǎng)，該電場(chǎng)在待電離的氣體中產(chǎn)生類似于變壓器二級(jí)繞組的環(huán)形放電。
已知的分界壁范圍內(nèi)將交流電等離子體感應(yīng)耦合到室內(nèi)的裝置具有這樣的缺點(diǎn)，隨著耦合線圈之間間距的增加，室內(nèi)電子密度分布產(chǎn)生極大的不均勻性，從而物品在靠近高頻耦合的區(qū)域受到的等離子體處理比其它遠(yuǎn)的地方更強(qiáng)烈。
本發(fā)明要解決的任務(wù)是改善室內(nèi)電子密度分布的均勻性，從而對(duì)需要?dú)⒕奈锲吠ㄟ^(guò)低壓等離子體特別是即使在更大的三維空間范圍內(nèi)也被均勻的處理。
本發(fā)明解決該任務(wù)的方法是天線系統(tǒng)包括兩個(gè)相互之間有間距的耦合線圈。
與已知的室相比，這種已知的室借助于低壓等離子體對(duì)物品殺菌只使用一個(gè)耦合線圈用于交流電等離子體的感應(yīng)耦合，按照本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)了明顯更均勻的電子密度分布。這種效果稍候按照?qǐng)D2詳細(xì)地解釋。當(dāng)兩個(gè)耦合線圈之間有一預(yù)定間距時(shí)，兩個(gè)耦合線圈的電子密度分布區(qū)域重疊并且疊加起來(lái)，從而在兩個(gè)耦合線圈之間較大的空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)盡可能恒量的電子密度。這種情況特別是發(fā)生在當(dāng)耦合線圈相互之間的間距大約與耦合線圈的直徑相當(dāng)?shù)臅r(shí)候。耦合線圈之間的間距應(yīng)該盡可能的超過(guò)待殺菌物品的范圍?？梢匀绱藢?shí)現(xiàn)，耦合線圈位于所述室的兩個(gè)相對(duì)安置的分界壁的范圍內(nèi)。
耦合線圈本身的結(jié)構(gòu)是任意的。在室內(nèi)分界壁上優(yōu)選使用平面或者螺旋形狀的耦合線圈。然而作為另一種選擇，也可以使等徑螺旋形狀的耦合線圈在室的分界壁范圍內(nèi)環(huán)繞著整個(gè)室。
借助于按照本發(fā)明產(chǎn)生的交流電等離子體可以用于對(duì)特別大的物品殺菌，其中每一個(gè)時(shí)間段里對(duì)整個(gè)的表面實(shí)現(xiàn)的殺菌量至少接近于相等。按照本發(fā)明的裝置因此可以優(yōu)選的特別是應(yīng)用于醫(yī)用目的，例如對(duì)植入體和骨頭替代品以及醫(yī)用設(shè)備例如成套工具、內(nèi)窺鏡或者注射器進(jìn)行殺菌。
除了相對(duì)短的殺菌時(shí)間，根據(jù)物品的材料不同可在幾十秒鐘和大約二十分鐘之間按照本發(fā)明裝置還有其它積極的副作用例如通常是由鈦或陶瓷作球體和超高分子聚乙烯作關(guān)節(jié)窩的材料組合體構(gòu)成的股骨植入體可實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)木垡蚁┍砻嫘薷?，從而表面耐磨性適當(dāng)減小了。這里修改層的厚度可以通過(guò)等離子體的作用時(shí)間來(lái)控制。
本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)和特征在下文描述的由圖表示出的實(shí)施例中給出。
圖中顯示

圖1為一個(gè)按照本發(fā)明借助于低壓等離子體的物品殺菌用裝置，圖2為圖表注解通過(guò)本發(fā)明改善了的室內(nèi)的電子密度分布。
按照?qǐng)D1的裝置包括作為重要部件的帶有一個(gè)借助于低壓等離子體殺菌的室2的反應(yīng)器機(jī)體1。室2可以容納待殺菌的物品3，該物品放在用虛線示出的夾持裝置4上。室2不僅連接真空泵系統(tǒng)5而且連接用于電離氣體的導(dǎo)管6。其它可能必需的附加裝置在此沒(méi)有示出，它們對(duì)本發(fā)明不重要。
一個(gè)高頻發(fā)射裝置7用于在室2里產(chǎn)生交流電等離子體，在本實(shí)施例里該高頻發(fā)射裝置具有一個(gè)高頻發(fā)生器8。通過(guò)一個(gè)適配電網(wǎng)9，又被稱為配電箱，高頻發(fā)生器8與天線系統(tǒng)連接，該天線系統(tǒng)按照本發(fā)明由兩個(gè)相互之間有間距的耦合線圈10和11構(gòu)成，該耦合線圈10和11的中徑以D標(biāo)示，其相互之間的間距為A，這個(gè)間距應(yīng)該盡可能的超過(guò)待殺菌物品3的范圍。因此，耦合線圈10和11最好應(yīng)用在反應(yīng)器機(jī)體1的兩個(gè)相對(duì)放置的分界壁12和13的范圍內(nèi)。
真空泵系統(tǒng)5可以優(yōu)選的包括多個(gè)用于對(duì)室2抽真空的泵并且舉例來(lái)說(shuō)可由一個(gè)搖桿式活塞泵和一個(gè)回轉(zhuǎn)滑閥泵構(gòu)成，如此可以將室2抽真空到約1Pa的負(fù)壓。高頻發(fā)生器8主要的工作許用射頻為13.56MHz，在可調(diào)節(jié)的功率達(dá)5kW的情況下。適配電網(wǎng)9用于高頻率功率無(wú)反射耦合到等離子體中。
為了交流電等離子體的感應(yīng)耦合，在室2外部安裝了耦合線圈10和11。它們被施加高頻電壓，從而在耦合線圈10和11的內(nèi)部軸向生成一個(gè)激勵(lì)頻率的交變磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)又感應(yīng)出一個(gè)電渦流場(chǎng)，該電渦流場(chǎng)的場(chǎng)線環(huán)形環(huán)繞著磁力線。
抽真空的反應(yīng)器機(jī)體1必須由絕緣材料制成，否則集膚電流會(huì)阻礙交變場(chǎng)滲透進(jìn)入室2。
隨后根據(jù)圖2闡述按照本發(fā)明改善后的電子密度分布。
根據(jù)圖2的圖線，電子密度分布ne作為縱坐標(biāo)，使用室2的豎軸作為橫坐標(biāo)。兩個(gè)耦合線圈10和11相互之間的間距為A。
如果只使用耦合線圈10，正如在傳統(tǒng)裝置的情形下，則在室2中電子密度分布對(duì)應(yīng)按照點(diǎn)劃線示出的曲線14。另一方面，如果只使用耦合線圈11，則在室2中電子密度分布對(duì)應(yīng)按照虛線示出的曲線15。
通過(guò)相互之間采用合適的間距A的兩個(gè)耦合線圈10與11，兩條曲線14和15的電子密度分布相互重疊。這種情況通過(guò)實(shí)線16示意示出，因此這條線可以理解為總和曲線并且該曲線在室2中示出了采用兩個(gè)耦合線圈10和11時(shí)真實(shí)的電子密度分布。可以看到曲線16有一段長(zhǎng)的水平分支線，它的長(zhǎng)度盡可能的對(duì)應(yīng)于用于殺菌的物品3的范圍。在這樣的情況下得到用于對(duì)物品3殺菌的理想電子密度分布。
權(quán)利要求
1.借助于低壓等離子體進(jìn)行物品殺菌的裝置，其帶有一個(gè)可抽真空的并且與用于待電離氣體的導(dǎo)管相連的物品容納室以及帶有一個(gè)連接在高頻發(fā)射裝置上的天線系統(tǒng)用于將交流電等離子體感應(yīng)耦合到所述室內(nèi)，其特征在于，該天線系統(tǒng)包括兩個(gè)相互之間有間距的耦合線圈(10、11)。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，耦合線圈相互之間的間距(A)大約與耦合線圈(10、11)的中徑(D)相當(dāng)。
3.按照權(quán)利要求1或者2的裝置，其特征在于，耦合線圈(10、11)位于所述室(2)的兩個(gè)相對(duì)安置的分界壁(12，13)的范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一的裝置，其特征在于，耦合線圈(10、11)之間的間距超過(guò)待殺菌物品的范圍。
5.按照權(quán)利要求1至4之一的裝置，其特征在于，兩個(gè)耦合線圈(10、11)與一個(gè)共同的高頻發(fā)生器(8)相連接。
全文摘要
描述了借助于低壓等離子體的物品殺菌用裝置，該裝置包括一個(gè)容納物品的真空室，真空室與用于待電離氣體的導(dǎo)管相連。此外，一個(gè)高頻發(fā)射裝置帶有用于將交流電等離子體感應(yīng)耦合到室內(nèi)的天線系統(tǒng)。按照本發(fā)明，該天線系統(tǒng)包括兩個(gè)相互之間有間距的耦合線圈。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1638814SQ03805571
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者R·弗洛斯特, G·凱爾, P·G·索伊伯特, P·阿瓦科維茨 申請(qǐng)人:魯?shù)细窆佑邢挢?zé)任公司