大气压冷等离子体消毒方法技术

大气压冷等离子体消毒方法属于等离子体应用技术领域，其特征在于，含有以下几个步骤：对被消毒物所处的空间进行预消毒；选用大气压冷等离子体的种类及确定其工作条件；在所选用的大气压等离子体的放电区或者射流区放入被消毒物进行消毒。所述大气压冷等离子体是大气压辉光放电冷等离子体、大气压电晕放电冷等离子体、大气压介质阻挡放电冷等离子体以及大气压电阻性阻挡放电冷等离子体中的任何一种，本发明专利技术具有对人体和环境无害、消毒效率高、放电气体可选用的种类多等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗及公共卫生领域中的消毒灭菌方法，以及等离子体应用

技术介绍
消毒过程是指将大量存在于待处理物体内、外表面的致病微生物、病毒或蛋o质降到规 定的存活率或致病率以下。消毒方法是指消毒过程中使用的方法，这些方法必须在有效地杀死各种微生物的同时，不危及被消毒物体和周围环境。目前已有的医疗和外科器械的消毒方 法或多或少地存在着消毒效率低、危及被消毒物体、操作复杂、成本及维持费用高的缺点。在医疗卫生领域，消毒通常通过高压灭菌器来实现，这种方法不但耗费能量，而且灭菌 消毒时间长，操作不方便。对某些畏热、不能耐高压的医疗器械如口镜、胃镜、肠镜、气管 镜、玻璃器皿、塑料制品、胶管等，该方法不能使用。并且这种方法很难彻底杀死某些菌类 和病毒，如乙肝病毒、芽孢等。因此近年来注意力被转移到在低温下可以实现消毒的方法上。低温消毒方法有使用化学物质消毒(如过氧化氢、环氧乙垸等)、辐射(如紫外照射、放 射线照射等)、冷等离子体处理等。前两种方法不可避免地会对操作人员、被处理物体及周围 环境造成危害，因此在医疗和外科器械消毒中只能被有限度地使用，而冷等离子体消毒方法 则克服了这些缺点并以其独特的杀灭率高等优点在近些年来得到了迅速发展。等离子体是物质的第四态，是由大量的分子、原子、离子和电子等粒子组成的体系，由 于正粒子和负粒子带电量相等，因此宏观上呈现电中性。冷等离子体是一种非平衡等离子体， 其中性粒子和带电重粒子的温度很低(通常略高于室温)，但电子温度很高(通常在万度量级)， 且活性粒子能量高，因此能够在低温时保持足够高的化学活性。研究发现，等离子体中大量 存在的活性粒子能够作用于微生物的细胞壁、细胞质以及遗传物质，使其在短时间内死亡，在消毒领域具有广阔的应用前景。目前与等离子体有关的消毒方法可以分为等离子体辅助消毒和基于等离子体的消毒两种消毒方法。等离子体辅助消毒方法中主要消毒过程是依靠其它方法来完成的，等离子体只起辅助作用。在公开号为CN 1450917 A、名称为等离子体消毒装置的专利技术屮，专利技术人提出 了在低气压下先用过氧化氢预处理约30分钟，然后再用过氧化氢等离子体彻底处理的消毒方法即是等离子体辅助消毒方法，其主要消毒过程是由过氧化氢完成的。该方法的缺点在于处 理时间长(专利技术的公开文档中指出一次消毒时间通常在80分钟左右)，而且会对某些处理材 料产生腐蚀效果。在公开号为CN 1317670 A、名称为冷等离子体协同空气特效净化层的消 毒净化方法和装置的专利技术中，消毒过程主要是由催化剂和负离子产生器组成的空气特效净 化层完成的。基于等离子体的消毒方法是指用于消毒的介质本身不具有消毒功能(如氦气、 空气等)，消毒过程主要是由气体电离所形成的等离子体来完成的。在公开号为CN 1093284 A和CN 1109365 A、名称均为冷等离子体灭菌消毒装置的 两个专利技术专利中，专利技术人提出了两种使用不同放电结构的基于等离子体的消毒方法。这两种 消毒方法的特点是在低气压下、使用直流冷等离子体在放电区域处理被消毒物体，其缺点在 于需要真空系统，从而使该设备的成本和维护费用提高、操作复杂性增加，且被消毒物体的 尺寸受真空腔大小的限制；而且直流高压放电电离效率低，对被处理物体有溅射作用(如合 成塑料材料)，而易在器械表面生成难以去除的沉淀物，因此不能用于精密医疗器械的消毒； 另外，高压放电产生的热量不易排出装置外，会对热敏性器械造成损坏。在公开号为CN 1809387 A、名称为放电后等离子体消毒设备和方法以及公开号为CN 101124000 A、名 称为利用由氮氢混合物形成的气态等离子体进行消毒的装置的两个专利技术专利中，专利技术人 公开了使用两种不同气体产生的低气压等离子体放电后区域处理被消毒物体的方法。专利技术人 指出，在放电后区域(通常又称为余辉区)，等离子体末端生成的气体不再受电场的影响，对 被处理物体的破坏性大大减小。但该放电后区域消毒方法也有它的缺点，如只能工作在低气 压下，在高气压(如大气压)下，活性粒子由于与气体分子频繁碰撞很快被复合，经过传输 管道到达被处理物体时已经没有了化学活性。而在低气压下工作必须要有真空设备，这就会 带来之前所述的成本高、操作复杂等缺点。在公开号为CN1611271 A、名称为用等离子体 环境消毒空气的方法和产生等离子的设备系统的专利技术专利中，专利技术人提出了一种利用在大 气压下使用空气电离产生的电晕放电等离子体对环境空气进行消毒的方法，该方法无需真空 设备，因而成本大大降低，可操作性好，但是消毒的对象只限于环境空气。本专利技术中提出的所使用的大气压冷等离子体源包括多种等离 子体源，如采用水冷裸露金属电极产生的大气压辉光放电、采用涂有电介质层金属电极产生 的大气压介质阻挡放电以及针状电极和平板电极之间产生的电晕放电。冷等离子体工作气体 包括氦气、氩气、氮气、氧气、空气以及上述气体的混合气体，工作电源的频率为0 50MHz, 所加电压有效值在0. 1 100 kV之间。所产生的大气压放电等离子体具有气体温度低、电子 温度高、活性粒子浓度高等非平衡特性。由于等离子体温度低，不会对热敏性医疗器械造成热损伤，而活性粒子浓度高，则可以对细菌、病毒等微生物产生明显的致死效果，因此消毒 效率高。相比于低压低温等离子体，大气压冷等离子体源由于不需要真空腔及相应的辅助输 运设备，因而成本低、体积小、操作简便、安全性高。由于采用的工作气体对材料无腐蚀性， 对人体和环境无害，且处理完消毒物体后的活性粒子在大气环境中很快被复合或失去活性还 原成工作气体，因此具有对人体无副作用、对环境无污染等优点。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种低成本的基于等离子体消毒的大气压放电冷等离子体消毒方 法，相比传统的在医疗领域使用的消毒方法，该方法能够快速、高效地杀死致病微生物，对 被处理的物体损伤小或无损伤，对人体和环境无任何危害。实现本专利技术方法的步骤如下1. 消毒空间预处理对被消毒物体所处的空间进行预消毒处理，避免被消毒物体被周围空气中可能存在 的病原体、微生物、病毒等感染。达到预处理要求的空间可以是无菌室或者无菌柜 等。75%乙醇溶液擦拭空间表面，并用紫外灯照射(15 20) min。2. 选择大气压放电冷等离子体的种类并设定工作参数 用于消毒的大气压放电冷等离子体为采用两个水冷裸露金属电极产生的大气压辉光 放电、采用单个或两个都涂有绝缘电介质层的水冷金属电极产生的大气压介质阻挡 放电、采用单个或两个都涂有电阻率很高的电阻性材料的水冷金属电极产生的大气 压电阻性阻挡放电以及采用单个针状金属电极或针状金属电极阵列和单个水冷平板 金属电极产生的大气压电晕放电冷等离子体中的一种。需要产生大气压辉光放电冷 等离子体时，放电气体采用氦气、氩气、氮气、氧气、空气以及上述气体的混合气 体，水冷裸露金属(平板型或同轴型，材料为铜、铝、不锈钢等)电极之间间距为 (nO) ram，气流量为(广50)sl卿(标准升每分钟)，外加电压有效值为(O.广IOO) kV， 电源频率为0T50) MHz。需要产生大气压介质阻挡放电冷等离子体时，在单个水冷 金属(平板型或同轴型，铜、铝、不锈钢等)电极朝向放电的一面或两个水冷金属 电极朝向放电的两面覆盖绝缘介本文档来自技高网...

【技术保护点】
大气压冷等离子体消毒方法，其特征在于，所述方法含有以下步骤：　　　　步骤（１）对被消毒物体所处的空间进行预消毒处理：使用７５％乙醇溶液擦拭要消毒的空间的内表面，再用紫外灯照射１５ｍｉｎ～２０ｍｉｎ；　　　　步骤（２）选择大气压放电冷等离子体，并设定工作条件：　　　　采用平板型裸露金属电极产生大气压辉光放电冷等离子体时，放电气体采用氦气、氩气、氮气、氧气、空气中的任何一种气体，或者采用上述气体经任意混合后的混合气体，电极间距为１ｍｍ～１０ｍｍ，气流量为１ｓｌｐｍ～５０ｓｌｐｍ／升.每分钟，外加电压有效值为０．１ｋＶ～１００ｋＶ，频率为０Ｈｚ～５０ＭＨｚ；　　　　步骤（３）把被消毒物质置于所述大气压辉光放电冷等离子体的放电区或射流区，进行１０ｓ～２０ｍｉｎ的消毒处理。

【技术特征摘要】
1.大气压冷等离子体消毒方法，其特征在于，所述方法含有以下步骤步骤(1)对被消毒物体所处的空间进行预消毒处理使用75％乙醇溶液擦拭要消毒的空间的内表面，再用紫外灯照射15min～20min；步骤(2)选择大气压放电冷等离子体，并设定工作条件采用平板型裸露金属电极产生大气压辉光放电冷等离子体时，放电气体采用氦气、氩气、氮气、氧气、空气中的任何一种气体，或者采用上述气体经任意混合后的混合气体，电极间距为1mm～10mm，气流量为1slpm～50slpm/升·每分钟，外加电压有效值为0.1kV～100kV，频率为0Hz～50MHz；步骤(3)把被消毒物质置于所述大气压辉光放电冷等离子体的放电区或射流区，进行10s～20min的消毒处理。2. 根据权利要求1所述的大气压冷等离子体消毒方法，其特征在于，在所述步骤(2)中， 采用针状金属电极与金属平板电极产生大气压电晕放电冷等离子体时，针状金属电极与金属 平板电极之间的间距为1 mm 20mm，气流量为1 slpm 50 slpm，外加电压有效值为0.1 kV 100 kV，频率为0 Hz~50 MHz。3. 根据权利要求1所述的大气压冷等离子体消毒方法，其特征在于，在所述步骤(2)中， 采用平板型覆盖有绝缘介质层的金属电极产生大气压介质阻挡放电冷等离子体时，两电极间 的气体间隙为1 mm 10mm，气流量为1 slpm 50 slpm，外加电压有效值为1 kV 100kV，频 率为0Hz 50MHz。4. 根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李和平，李果，王森，包成玉，邢新会，王立言，赵洪新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]