高频灭菌系统及方法与流程

本发明涉及激光灭菌
技术领域：
，具体涉及一种高频灭菌系统及方法。
背景技术：
：在需要灭菌抑菌的场合下,需要对通路的空气或者流过的液体杀菌,一般传统灭菌通常采用高频加热、化学试剂、紫外线等方法。但是，由于高频加热不适合狭小的空间，同时受到流速和流量的制约,在很多场合不适于使用。而化学试剂杀菌则易引起有害物质残留，另外采用紫外线杀菌又具有作用不彻底、存在死角等缺点。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明提供了高频灭菌系统，采用一种激光散射加高频脉冲电磁磁场照射组合消毒的融合方式进行对流通空气或对所通过的液体杀菌。第一方面，本发明提供的高频灭菌系统，包括：物料进口、杀菌装置和物料出口；其中，杀菌装置包括用于高温杀菌的高温加热器和紫外消毒灯。第二方面，本发明提供的高频灭菌系统，包括：脉冲磁场装置、激光光源装置；所述脉冲磁场装置用于产生脉冲磁场，包括：第一控制电路、第一充电回路和第一放电回路；所述第一充电回路包括：第一高压直流电源、第一电容器、第一MOS管和第一电阻，所述第一高压直流电源、所述第一电容器、所述第一MOS管和所述第一电阻串联；所述第一放电回路包括：第一电容器、第二MOS管、线圈和第二电阻，所述第一电容器、所述第二MOS管、所述线圈和所述第二电阻串联；所述第一控制电路的第一输出端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一控制电路的第二输出端与所述第二MOS管的栅极连接，所述第一控制电路用于输出开关信号，控制所述第一充电回路进行充电，控制所述第一放电回路进行放电；所述激光光源装置用于产生脉冲激光，包括：第二控制电路、第二充电回路和第二放电回路；所述充电回路包括：第二高压直流电源、第二电容器、第三MOS管和第三电阻，所述第二高压直流电源、所述第二电容器、所述第三MOS管和所述第三电阻串联；所述放电回路包括：第二电容器、第四MOS管、激光二极管和第四电阻，所述第二电容器、所述第四MOS管、所述激光二极管和所述第四电阻串联；所述第二控制电路的第一输出端与所述第三MOS管的栅极连接，所述第二控制电路的第二输出端与所述第四MOS管的栅极连接，所述第二控制电路用于输出开关信号，控制所述第二充电回路进行充电，控制所述第二放电回路进行放电。优选地，所述脉冲磁场的间隔时间为0.5～5毫秒。优选地，所述脉冲磁场的间隔时间为1毫秒。优选地，所述激光光源装置用于产生红外波段的脉冲激光。优选地，所述脉冲激光的波长范围为25000～40000纳米。优选地，所述脉冲激光的波长为26500纳米。优选地，还包括杀菌管，所述脉冲磁场装置和所述激光光源装置集成在所述杀菌管内部。优选地，所述杀菌管的两端设置有过滤网。第三方面，本发明提供的一种高频灭菌方法，包括：气体或液体从杀菌管的一端流入；脉冲磁场装置和所述激光光源装置同时在所述杀菌管内产生脉冲磁场和脉冲激光，用于杀灭通过所述杀菌管的气体或液体中的细菌；经过杀菌的气体或液体从杀菌管的另一端流出。本发明提供的高频灭菌系统及方法，采用激光散射加高频脉冲电磁磁场照射组合消毒的方式进行杀菌，提高了杀菌率，特别适合对流通空气或流动液体进行杀菌；整个杀菌过程都未使用到有害物质，提高了使用的安全性；另外杀菌区域广，能够彻底无死角的灭除作用区域内的细菌。附图说明图1示出了本发明实施例所提供的脉冲磁场装置的电路图；图2示出了本发明实施例所提供的激光光源装置的电路图；图3示出了本发明实施例所提供的高频灭菌系统的结构框图。附图中，1-脉冲磁场装置；2-激光光源装置；3-杀菌管；4-过滤网。具体实施方式下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。本发明实施例提供的一种高频灭菌系统，其特征在于，包括：物料进口、杀菌装置和物料出口；其中，杀菌装置包括用于高温杀菌的高温加热器和紫外消毒灯。本发明实施例提供的高频灭菌系统，提高了杀菌效率。本发明实施例提供的另一种高频灭菌系统，包括：脉冲磁场装置1、激光光源装置2；脉冲磁场装置1用于产生脉冲磁场；激光光源装置2用于产生脉冲激光。用于杀菌的脉冲磁场和脉冲激光产生新的叠加作用，当脉冲激光穿过脉冲磁场时，受到脉冲磁场干扰，强化了激光的反射、折射和散射，并引起了激光的强烈发散，扩大了激光的作用范围，使整个杀菌区域内部充满了磁、光、电效应。同时，激光作用加速和加剧了空化气泡的破灭和爆炸程度，形成两种能量的叠加，产生更高的能量，从而比单一磁场或激光作用能量增加，大大提高杀菌率。本发明实施例提供的高频灭菌系统，采用激光散射加高频脉冲电磁磁场照射组合消毒的方式进行杀菌，提高了杀菌率，特别适合对流通空气或流动液体进行杀菌；整个杀菌过程都未使用到有害物质，提高了使用的安全性；另外，杀菌区域广，能够彻底无死角的灭除作用区域内的细菌。其中，脉冲磁场装置1有多种实现方式。为保证本发明实施例能够适用于各种狭小的空间，本发明实施例提供了脉冲磁场装置1的优选实现方式，包括控制电路和RLC电路，控制电路用于产生开关信号，开关信号用于控制RLC电路进行充放电，其中，控制电路采用通用的数字电路或模拟电路就可以实现产生满足要求的开关信号。具体地，如图1所示，脉冲磁场装置1的RLC电路包括充电电路和放电电路；充电电路由高压直流电源VCC1、电容器C1、MOS管Q1和电阻R1串联而成；放电电路由电容器C1、MOS管Q2、线圈L1和电阻R2串联而成；控制电路输出两个开关信号，一个信号输入给MOS管Q1的栅极G1，另一个信号输入给MOS管Q2的栅极G2。下面说明一下脉冲磁场装置1的工作原理。控制电路发送高电平给G1端，Q1导通，高压直流电源VCC1通过R1限流电阻向电容器C1充电，一直到C1两端的电压为VCC1。然后，控制电路发送高电平给G2端，此时Q2导通,电容器C1通过变压器T的线圈L0和电阻R2放电。由于整个放电电路中的电阻很小，放电电路中便有强大的电流，在线圈L0中就产生了很大的磁场，同时线圈L2端也产生相应的磁场。接着，线圈L0上的电流又向电容器C1充电直至接近电压VCC1值，于是电容器又沿反方向向电阻R2和线圈L0放电，线圈L0和线圈L2中产生反方向的强大磁场。如此循环，便在线圈L2中得到了交变的脉冲磁场。上述结构的脉冲磁场装置1，结构简单，体积小巧，特别适合应用在空间狭小的地方。下面对利用脉冲磁场杀菌的原理进行解释。每个细胞膜内外都有一定的电位差，在外加磁场的作用下，膜内外的电位差会增大，通透性会增加，细胞发生渗透，当磁场达到一定值时，细胞膜就发生不可修复的破裂。由于本发明实施例的装置产生的磁场是变化的，在极短的时间内，磁场的频率、强度都会发生极大的变化，在细胞膜上产生振荡效应。不可逆的电穿孔和激烈的振荡效应能使细胞膜破裂，这种破裂导致细胞结构紊乱，从而达到杀死细胞的目的，进而杀死细菌。表1给出了脉冲磁场的间隔时间对杀菌效率的影响。如表1所示，脉冲磁场的间隔时间越短，杀菌效率越高，但产生的脉冲磁场的间隔时间越短，对脉冲磁场装置1的要求越高，相应的脉冲磁场装置1的体积也会增大。为缩小脉冲磁场装置1的体积，本发明实施例的脉冲磁场装置1产生的脉冲磁场的间隔时间为0.5～5毫秒，优选1毫秒。表1脉冲磁场间隔时间(毫秒)0.10.512.55610杀菌效率99％99％98％95％90％75％50％其中，激光光源装置2有多种实现方式。为保证本发明实施例能够适用于各种狭小的空间，本发明实施例提供了激光光源装置2的优选实现方式，包括控制电路和RLC电路，控制电路用于产生开关信号，开关信号用于控制RLC电路进行充放电，其中，控制电路采用通用的数字电路或模拟电路就可以实现产生满足要求的开关信号。具体地，如图2所示，激光光源装置2的RLC电路包括充电电路和放电电路；充电电路由高压直流电源VCC2、电容器C2、MOS管Q3和电阻R3串联而成；放电电路由电容器C2、MOS管Q4、激光二极管LD和电阻R4，串联而成；控制电路输出两个开关信号，一个信号输入给Q3的栅极G3，另一个信号输入给Q4的栅极G2。下面说明一下激光光源装置1的工作原理。当Q3导通时，高压直流电源VCC2通过R3向电容器C2充电，一直到C2两端的电压为VCC2；然后，当Q4导通时，C2放电，由于放电电路中的电阻很小，在放电电路中瞬间产生大电流，激发LD产生脉冲激光。实际电路中仍要考虑电感的存在，L0则是电路的等效电感，从而放电电路构成了RLC振荡回路，于是在放电电路中中产生脉冲电流，激发LD连续产生脉冲激光。上述结构的激光光源装置2，结构简单，体积小巧，特别适合应用在空间狭小的地方。其中，激光光源装置2产生红外波段的激光，优选的波长范围为25000～40000nm的激光，该波段的激光能量高，配合脉冲磁场，能提供更高的能量，有助于提高灭菌的效率。更优选的激光波长为26500nm，该波长的能量高，相应的激光二极管的发光效率较高，有助于降低能耗，减小装置的体积。如表2所示，脉冲激光的波长对杀菌效率的影响。表2脉冲激光波长(微米)1102526.5304050杀菌效率85％90％98％99％99％98％92％如图3所示，本发明实施例提供的高频灭菌系统，还包括杀菌管3，脉冲磁场装置1和激光光源装置2集成在杀菌管内部，杀菌管3的两端还设置有过滤网4。本发明实施例提供的高频灭菌系统，由于在杀菌管3内部集成了脉冲磁场装置1和激光光源装置2，减小了高频灭菌系统的体积，便于安放和移动，非常适合安装在狭小的空间，高效的灭菌效率，特别适合用于对流动的气体或液体进行杀菌。灭菌时，气体或液体从杀菌管3一端流入，经过过滤网4滤除大颗粒杂质；气体或液体进入杀菌管内，通过控制电路使Q1和Q3导通时，使电容器C1和C2充电；待C1和C2充电完毕，控制电路再使Q2和Q4导通，同时在杀菌管3内产生强大的脉冲磁场和脉冲激光，脉冲电场和脉冲磁场相互作用，以杀灭杀菌管3内的细菌；经过杀菌和过滤后的气体或液体从杀菌管3的另一端流出。本发明实施例提供的一种高频灭菌方法，包括：气体或液体从杀菌管的一端流入；脉冲磁场装置和所述激光光源装置同时在所述杀菌管内产生脉冲磁场和脉冲激光，用于杀灭通过所述杀菌管的气体或液体中的细菌；经过杀菌的气体或液体从杀菌管的另一端流出。本发明实施例提供的高频灭菌方法，采用激光散射加高频脉冲电磁磁场照射组合消毒的方式进行杀菌，提高了杀菌率，特别适合对流通空气或流动液体进行杀菌；整个杀菌过程都未使用到有害物质，提高了使用的安全性；另外杀菌区域广，能够彻底无死角的灭除作用区域内的细菌。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。当前第1页1 2 3