[發明專利]一種柔性低溫等離子體滅菌裝置

有效

• 申請號: 202010616826.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111729106B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 謝倍珍;徐子昂;劉紅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61L2/14
• 分類號: A61L2/14;A61L2/24;A61L2/26;H05H1/24
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本發明公開一種用于狹長管道及其他復雜縫隙工作環境下的柔性低溫等離子體滅菌裝置。所述裝置包括柔性致動系統、低溫等離子體發生模塊、供電模塊和傳感控制模塊；其特征在于，所述供電模塊和傳感控制模塊與低溫等離子體發生模塊相連，低溫等離子體發生模塊裝配于柔性致動系統中。所述裝置采用柔性致動系統實現深入狹長管道及其他復雜縫隙工作環境的目的；所述裝置在工作環境內進行介質阻擋放電，將工作氣體激發為低溫等離子體，實現對狹長管道及其他復雜縫隙工作環境的滅菌操作。

技術領域

本發明屬于等離子體應用領域，具體涉及狹長管道及其他復雜縫隙工作環境的滅菌作業，尤其涉及一種柔性低溫等離子體滅菌裝置。

背景技術

持續供給物質以能量使其溫度上升，通常會使得物質依次由固態向液態、液態向氣態轉變。在對物質系統進行持續供能的轉變過程中，氣體中性原子或分子被能量激發，產生負電子、正負離子以及其他受激物質，這類帶電的受激粒子混合物，被稱為等離子體。等離子體的一般生成方式為兩電極間氣體的擊穿電離。由于含有大量的負電子、正負離子和自由基的對外成電中性的被電離氣體，使得等離子體具備獨特的物理和化學性質，因此可以利用等離子體實現對物體表面的改性、清洗、滅菌等功用。在使用較小的放電功率時，等離子體的溫度很低，可以實現對人體皮膚的直接處理而不會對皮膚造成燒傷。此外，還可以使用射流等離子體對具有微小縫隙結構的設備材料進行消殺。此外，由于低溫等離子體中包含的各類自由基、帶電粒子、紫外線等，使得這些等離子體束流具有很好的殺滅皮膚表面的病菌和微生物的作用。在多種滅菌機制的疊加作用下，低溫等離子體的滅菌具有有效的抗耐藥性的特點。

目前使用的等離子體殺菌設備普遍會由于等離子體的快速湮滅而導致無法高效處理狹長管道及其他復雜縫隙工作環境，使得等離子體殺菌設備的應用存在較大的局限。

發明內容

根據以上存在的問題，本發明旨在提出一種新型的柔性低溫等離子體滅菌裝置，以滿足在狹長管道及其他復雜縫隙工作環境下的滅菌作業需求。

所述裝置包括柔性致動系統、低溫等離子體發生模塊、供電模塊和傳感控制模塊，其特征在于，所述供電模塊和傳感控制模塊與低溫等離子體發生模塊相連，低溫等離子體發生模塊裝配于柔性致動系統中；

所述柔性致動系統包括外部護套、導輪、致動管道，所述外部護套裝配于致動管道外部，用于保護結構整體完整性，所述導輪安裝于外部護套外側用于裝置移動、支撐定位和協助轉向，所述致動管道采用柔性材料，內部耦合低溫等離子體發生模塊，致動管道內表面沿軸向分布多個致動腱，致動腱與致動管道固定，每個致動腱可致動以彎曲致動管道，從而改變裝置移動方向；

所述低溫等離子體發生模塊由多個電極單元沿軸向排列組成，所述電極單元包括內電極、外電極和電極固定件，內電極和外電極均為同軸安裝的環狀電極，且外電極套設在內電極外，由電極固定件固定，內電極外側或外電極內側包覆絕緣介質層，所述電極單元處于工作狀態時，激發位于電極固定件內部腔體內的工作氣體，產生低溫等離子體；

所述供電模塊包括高壓電源和供電線路，高壓電源設置于裝置近端并通過供電線路為低溫等離子體發生模塊產生低溫等離子體提供激勵；

所述傳感控制模塊包括氣體輸送系統、工作狀態監控系統，所述氣體輸送系統為低溫等離子體發生模塊提供工作氣體環境并控制氣體流速，所述工作狀態監控系統用于監測和控制裝置工作狀態。

所述電極固定件由外部套管、內部套管和連接結構組成，外部套管和內部套管同軸，且外部套管套設在內部套管外，兩者通過連接結構裝配；所述內部套管的外表面和外部套管的內表面分別開有凹槽或其他結構用以裝配電極，所述內電極通過鑲嵌或其他方式裝配到內部套管的外表面，所述外電極通過鑲嵌或其他方式裝配到電極固定件的外側套管內表面。

所述電極固定件的外部套管、柔性致動系統的致動管道和外部護套分別設置有空間位置及尺寸匹配的外部套管通孔、致動管道通孔和外部護套通孔，通孔將外部護套內側的放電工作環境與外界環境相連通，使得低溫等離子體可以隨氣流進入外界環境。