便捷型大气等离子体灭菌设备的制作方法

本发明涉及医疗器械灭菌领域，具体为便捷型大气等离子体灭菌设备。

背景技术：

现代医疗卫生在为人类健康做出贡献的同时，也因致病微生物在公众场所的集中性、易传播性为人类带来了一定的隐患。在外科手术中，需要对大量器械进行杀菌消毒，如钢剪、环形锯、冲洗机等；在牙科诊所中，由于各种金属器械需直接接触病患的口腔，需要经常清洗和消毒。在对抗病菌的战斗中, 传统的杀菌消毒法已经不能满足新型材质的各类医用产品的消毒需要，因高温灼烧而致使的器械变钝变形使人们开始将目光转向其他新的杀菌消毒技术。

近年来，低温等离子体杀菌消毒技术的发展，使得其应用于杀菌消毒领域，能够解决高温灼烧器械对器械造成的破坏，采用等离子体技术对这类金属器械杀菌消毒是非常理想的能够满足新的要求。市面上绝大部分的等离子体灭菌机原理都是采用双氧水、臭氧灭菌，并非真正的以等离子体与器件或物品表面作用来消毒。

等离子体离子体灭菌技术中，常用低气压辉光放电等离子体灭菌，但是现有的低气压等离子体灭菌设备局限性大：一是需要负压环境，需要用真空泵抽真空到100Pa以下，当医疗器械中含有水或液体或污物时就可能无法获得需要的低气压；二是低气压等离子体必须在真空室内才能获得真空，真空室的尺寸以及电极间距就决定了被处理物的尺寸，拥有过大或不适合的尺寸的被处理物就不能放入真空室内；三是因为需要抽真空，灭菌效率非常低。

而且，由于外科手术或是口腔类的器械，其形状多数不规则，有些不能置于等离子体反应器的平行板电极之间，或是因为表面含水等原因而使灭菌设备不能获得低气压。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了便捷型大气等离子体灭菌设备，采用的技术方案为：

便捷型大气等离子体灭菌设备，包括开放式的长方体设备本体，设备本体上设置有等离子体灭菌器，设备本体内部还设置有用于放置需要灭菌物件的置物台和用于调整置物台和等离子体灭菌器相对位置的移动工作台；所述的移动工作台包括X向移动工作台、Y向移动工作台和Z向移动工作台：所述X向移动工作台设置在设备本体的顶边上，所述Z向移动工作台设置在设备本体的底边上，该Z向移动工作台上表面安装有Y向移动工作台；所述的置物台设置在Y向移动工作台的上面；所述的等离子体灭菌器包括等离子体发生电源、等离子体喷射机头和安装件：该安装件为C字型，等离子体喷射机头与安装件的一端相连，并通过安装件固定在X向移动工作台的中部，等离子体喷射机头通过高压绝缘线缆与等离子体发生电源的一极连接，等离子体发生电源的另一极连接安装台。

优选地，所述的设备本体、移动工作台、置物台、等离子体灭菌器的等离子体发生电源和安装件均接地。

优选地，所述的等离子体灭菌器垂直或倾斜于X向移动工作台安装。

优选地，所述的X向移动工作台可沿经线方向旋转。

优选地，所述的Z向移动工作台的移动方式为手动调整，所述的X向移动工作台和Y向移动工作台的移动方式为手动调整或是通过电机驱动调整。

优选地，所述的等离子体发生电源为交流电源，电源电压为3~30kV，交流频率包含低频、中频、高频、射频、微波。

优选地，所述的等离子体发生电源的交流频率为中频、高频或射频。

优选地，所述等离子体灭菌器的等离子体喷射机头由依次连接的喷嘴、机头外壳和后筒所形成的圆柱形壳体、其内部的等离子发生装置及两者之间的绝缘层构成，该后筒与等离子体灭菌器的安装件连接；该机头外壳内侧为台阶结构，其台阶面与后筒的端面压紧固定绝缘层；该绝缘层由台阶结构的第一绝缘筒和圆筒形的第二绝缘筒构成，第一绝缘筒的台阶面与第二绝缘筒压紧固定有进气栅；等离子体发生装置包括：与喷嘴内侧接近的内电极，该内电极固定在进气栅上，内电极的后端设有圆柱状的内孔一，该内孔一中安装有铜电极，该铜电极的后端设有圆柱状的内孔二，内孔二的内部用固定有连接铜电极和等离子体发生电源的高压绝缘线缆。所述进气栅与内电极通过内外螺纹连接，喷嘴与机头外壳通过内外螺纹连接。所述内电极为不锈钢材质。所述后筒上设有用于通入高压绝缘线缆的圆孔一和用于安装气流进气管道的圆孔二。 所述进气栅的表面上开有若干个螺旋形通孔，通孔连接进气栅左右两个气室，通过的气流为旋转气流。所述内电极的前端与喷嘴的内侧为放电区域，两者之间的最小距离为3~20mm。所述喷嘴由空心圆柱状的前端和锥形的后端组成，该圆柱状前端的内径为1~5mm。所述第一绝缘筒、第二绝缘筒和高压绝缘线缆的耐压等级高于30kV。

本发明提供的便捷型大气等离子体灭菌设备，有益效果为：

将需要灭菌物件置于置物台上，通过三维移动工作台的位移，可对需要灭菌物件进行全方位的灭菌消毒。同时，还可以根据工作需要更换直线工作台或是旋转工作台，对各种表面的物件进行灭菌消毒。

在工作时，由高速气体将放电区域产生的一些活性成分、激发态粒子、甚至荷电粒子导出放电区域，使其喷射至需要灭菌物件所在的工作区域，从喷嘴内喷出的大量电子、离子、活性粒子和包含气体分子在内的中性粒子，即包含等离子体与高速气体的混合物，其中等离子体对被处理表面进行灭菌消毒，高速气体同时也对需要灭菌物件的表面进行清洁、干燥；它可以在对金属器械表面杀菌的同时, 避免因等离子体蚀刻作用而造成的器械表面损伤, 保证了金属器械的机械强度和韧性。

本发明的喷嘴设计使得其内部的高速气流还可以进一步抑制放电过程中可能产生的放电通道过于集中的问题，有利于等离子体的稳定性和均匀性；其后端的锥形空间强迫通过的高速气流由大截面通道进入小截面通道，压缩气流的同时将所有放点区域内产生的等离子体全部导出，同时也保护放点区域后部不会产生放电和粒子溅射。

设备本体、移动工作台、置物台、等离子体灭菌器的等离子体发生电源和安装件均保持接地，增加了操作的安全性。

本发明提供的便捷型大气等离子体灭菌设备，可以在大气状态下进行灭菌消毒，不需低气压环境，且不受形状和尺寸的限制，只要将医疗器械的被处理表面置于等离子体流的喷射之下即可完成消毒灭菌过程，移动工作台的设计，使得只需要调整好高度后，可以完成在XY平面内的自动扫描，使整个被处理表面均匀灭菌。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的等离子体灭菌器的结构示意图。

图3是本发明的另一种实施方式的结构示意图。

其中，1为等离子体喷射机头，2为X向移动工作台，3为Y向移动工作台，4为Z向移动工作台，5为需要灭菌物件，6为置物台，7为设备本体；

101为喷嘴，102为内电极，103为机头外壳，104为第一绝缘筒，105为进气栅，106为第二绝缘筒，107为后筒，108为安装台，109为铜电极，110为等离子体发生电源，111为高压绝缘线缆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，如附图1所示，本发明提供的便捷型大气等离子体灭菌设备，包括开放式的长方体设备本体7，设备本体7底面固定有Z向移动工作台4，Z向移动工作台4上面固定有Y向移动工作台3，Y向移动工作台3上面固定有放置需要灭菌物件5的置物台6，置物台6的上方为垂直或倾斜固定在设备本体7顶边的X向移动工作台2的中部的等离子体灭菌器1，倾斜固定的结构图如附图3。其中设备本体、移动工作台、置物台均接地。其中，X向移动工作台可沿经线方向旋转。

如附图2所示，等离子体灭菌器1的喷嘴101由空心圆柱状的前端和锥形的后端组成，该圆柱状前端的内径为1~5mm。喷嘴101通过内外螺纹连接安装在机头外壳103上，机头外壳103与其后部的后筒107和安装台108安装在一起，后筒107上设有用于通入高压绝缘线缆的圆孔一107a和用于安装气流进气管道的圆孔二107b。

机头外壳103的内侧为台阶结构，其中台阶面103a和后筒107的端面压紧第一绝缘筒104和第二绝缘筒106，该第一绝缘筒104和第二绝缘筒106的耐压等级高于30kV；第一绝缘筒104为台阶结构，其台阶面104a和第二绝缘筒106压紧进气栅105。进气栅105的表面上开有2~6个螺旋形通孔，通孔连接进气栅105左右的两个气室，使得通过的气流为旋转气流；进气栅105上有内螺纹105a，内螺纹105a上连接有不锈钢材质的内电极102。内电极102的前端与喷嘴101的内端最近距离为3~20mm，此部分形成了放电区域，等离子体最先在这里产生。内电极102的前端与喷嘴101内端在通入交流电后产生等离子体，经高速气体吹出喷嘴101，使等离子体喷射到工作区域。内电极102内部有圆柱状内孔一，内孔一安装有铜电极109，铜电极109后端有圆柱状内孔二109a，内孔二109a内部用螺钉固定有高压绝缘线缆111，高压绝缘线缆111穿过圆孔一107a连接铜电极109和等离子体发生电源110，等离子体电源的另一极连接安装台108并接地，该高压绝缘线缆的耐压等级高于30kV。

该等离子体发生电源110为交流电源，电源电压为3~30kV，交流频率包含低频、中频、高频、射频、微波。

本发明的操作工艺流程为：

1.安装等离子体喷射机头到X向移动工作台上，X向移动工作台固定在支撑框架上。X向移动工作台可带动等离子体喷射机头沿X向来回移动。

2.固定被处理物到置物台上，置物台安装于Y向移动工作台上，Y向移动工作台可带动被处理物沿Y向来回移动。Y向移动工作台下部安装有Z向移动工作台。Z向移动工作台可带动被处理物沿Z向来回移动。

3.利用高压线缆连接等离子体喷射机头和等离子体发生电源，接通电源，即可在放电区域产生等离子体。

4.通入0.1~0.5MPa气压的气体后，高速气流将等离子体导出放电空间区域，使其喷射至工作区域内的被处理物表面上。等离子体内带有能量的粒子与医疗器械表面的细菌产生作用，杀菌消毒。

将需要灭菌物件置于置物台上，通过三维移动工作台的位移，可对需要灭菌物件进行全方位的灭菌消毒。同时，还可以根据工作需要更换直线工作台或是旋转工作台，对各种表面的物件进行灭菌消毒。

在工作时，由高速气流将放电区域产生的一些活性成分、激发态粒子、甚至荷电粒子导出放电区域，使其喷射至需要灭菌物件所在的工作区域，从喷嘴内喷出的大量电子、离子、活性粒子和包含气体分子在内的中性粒子，即包含等离子体与高速气体的混合物，其中等离子体对被处理表面进行灭菌消毒，高速气体同时也对需要灭菌物件的表面进行清洁、干燥；它可以在对金属器械表面杀菌的同时, 避免因等离子体蚀刻作用而造成的器械表面损伤, 保证了金属器械的机械强度和韧性。

本发明的喷嘴设计使得其内部的高速气体还可以进一步抑制放电过程中可能产生的放电通道过于集中的问题，有利于等离子体的稳定性和均匀性；其后端的锥形空间强迫通过的高速气流由大截面通道进入小截面通道，压缩气流的同时将所有放点区域内产生的等离子体全部导出，同时也保护放点区域后部不会产生放电和粒子溅射。

设备本体、移动工作台、置物台、等离子体灭菌器的等离子体发生电源和安装件均保持接地，增加了操作的安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。