实现精准细菌灭活的微型等离子体射流装置设计与实验研究

为了实现对特定区域的细菌精准灭活,设计了一种微型等离子体射流装置。该装置由内径0.2 mm、长度80 mm的中空金属毛细管、高压高频电源和载气流速控制装置三部分组成。在无外接载气,电压幅值26 kV、频率19 kHz的条件下,毛细管可产生具有较大羽流的等离子体射流。通入He和N_(2),可有效抑制羽流,且He产生的等离子体射流更长。区域灭菌法实验表明:微型等离子体射流装置可实现半径1 mm圆形范围内的细菌灭活区域精准控制。灭菌机理实验证明:温度和紫外光对大肠杆菌无明显灭菌效果,带电粒子具有一定的灭菌效果,过氧化氢与硝酸等活性物质在灭菌中则起到了最重要的作用。等效电路分析和实验表明,微细等离子体射流可以保证电气安全性,实现人体触摸。

基于机器视觉实现精准灭菌的等离子体装置

为了进一步扩大等离子体射流的作用面积,实现特定范围的精准灭菌,设计了一款拥有可搭载等离子射流管的三自由度运动平台且附带机器视觉的灭菌装置。该装置通过机器视觉对待灭菌部位进行识别,主控系统根据视觉信息控制三自由度运动平台进行移动,控制精度达到±0.2 mm,从而实现精准灭菌。在射流管距离培养皿3 mm高度,平台运动速度2 mm/s时,有显著的灭菌效果。在3-5 mm高度下,三自由度运动平台移动速度在1 mm/s时,灭菌率较高。装置使用单根射流管,采用单电极放电,实现了更大面积灭菌,灭菌的氦气成本和时间成本大幅度降低,作用范围更加精确。