применение неравновесной низкотемпературной плазменной струи для стерилизации термически нестойких материалов

Классы МПК:A61L2/14 плазмы, те ионизированного газа
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (ФГУП "ГНЦ РФ ТРИНИТИ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-10-26
публикация патента:

Изобретение относится к области плазменной инактивации микроорганизмов на поверхности термически нестойких материалов при атмосферном давлении и может быть использовано при стерилизации или дезинфекции полимерных, текстильных, бумажных и других материалов. Стерилизуемый термически нестойкий материал подвергают воздействию неравновесной низкотемпературной плазменной струи при атмосферном давлении, получаемой путем пропускания потока воздуха со скоростью 30-70 м/с через зону стационарного тлеющего разряда, который создают на выходе потока воздуха из газоразрядной камеры в межэлектродных промежутках. Межэлектродные промежутки образованы пластинчатыми анодами и штыревыми катодами, расположенными напротив кромок анодных пластин, обращенных к выходу газоразрядной камеры. Изобретение позволяет упростить процесс стерилизации термически нестойких материалов при атмосферном давлении при снижении его стоимости. 2 ил.

применение неравновесной низкотемпературной плазменной струи   для стерилизации термически нестойких материалов, патент № 2398598 применение неравновесной низкотемпературной плазменной струи   для стерилизации термически нестойких материалов, патент № 2398598

Формула изобретения

Применение неравновесной низкотемпературной плазменной струи, получаемой путем пропускания потока воздуха со скоростью 30-70 м/с через зону стационарного тлеющего разряда, который создают на выходе потока воздуха из газоразрядной камеры в межэлектродных промежутках, образованных пластинчатыми анодами и штыревыми катодами, расположенными напротив кромок анодных пластин, обращенных к выходу газоразрядной камеры, для стерилизации термически нестойких материалов при атмосферном давлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области плазменной инактивации микроорганизмов и может быть использовано при стерилизации/дезинфекции при атмосферном давлении поверхности термически нестойких материалов, таких как полимерные, текстильные, бумажные материалы и т.д.

Существо изобретения заключается в инактивации микроорганизмов (стерилизации) на поверхности термически нестойких материалов при атмосферном давлении за счет использования холодной (близкой к комнатной температуре), но химически активной плазменной струи в атмосферном воздухе.

Одним из эффективных способов плазмохимической стерилизации термически нестойких материалов при атмосферном давлении является их обработка неравновесной плазмой непосредственно в зоне разряда. При этом в газоразрядной плазме происходит возбуждение и диссоциация газообразных соединений с формированием различных радикалов, активно воздействующих на микроорганизмы на стерилизуемой поверхности.

Наиболее распространенный способ плазмохимической обработки (аналоги) состоит в использовании барьерного разряда в гелии, при котором электрический ток проходит сквозь обрабатываемый материал (Патент США 5,387,842, 1995; Патент США 5,414,324, 1995).

Общим недостатком известных способов является невозможность обработки проводящих материалов, а также диэлектрических материалов с толщиной более 1 мм. Кроме того, прохождение электрического тока через тонкий обрабатываемый материал приводит к его электрическому пробою, что создает в материале большое число пор и приводит к его порче.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности (прототипом) является способ стерилизации поверхностей с использованием плазменной струи, создаваемой газоразрядной камерой, питаемой радиочастотным источником с частотой напряжения 13.56 МГц, и прокачиваемой газовым потоком, содержащим большое количество гелия (J.Goree, Member, IEEE, Bin Liu, David Drake, and E. Stoffels, Killing of S.mutans Bacteria Using a Plasma Needle at Atmospheric Pressure, IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, VOL.34, NO.4, AUGUST 2006).

Недостатком известного способа является невозможность создания холодной (с температурой, близкой к комнатной) неравновесной плазмы в потоке воздуха, что делает его непригодным для стерилизации термически нестойких поверхностей непосредственно в условиях атмосферного воздуха. Кроме того, гелий - очень дорогой газ, и его использование в известном способе приводит к сильному удорожанию процесса плазменной стерилизации.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса стерилизации термически нестойких материалов при атмосферном давлении и снижение его стоимости.

Этот технический результат достигается применением неравновесной низкотемпературной плазменной струи, получаемой путем пропускания потока воздуха со скоростью 30-70 м/с через зону стационарного тлеющего разряда, который создают на выходе потока воздуха из газоразрядной камеры в межэлектродных промежутках, образованных пластинчатыми анодами и штыревыми катодами, расположенными напротив кромок анодных пластин, обращенных к выходу газоразрядной камеры, для стерилизации термически нестойких материалов при атмосферном давлении.

Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема стерилизации термически нестойких материалов холодной плазменной струей в воздухе при атмосферном давлении.

На фиг.2 показана электродная система для создания холодной плазменной струи. Газоразрядная камера выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда, содержащего диэлектрические стенки 1, внутри которых размещена электродная система из секционированных катода 2 и анода 3, нагруженных на балластные сопротивления 4. Секции анода выполнены в форме тонких пластин. Площадь анодных секций определяется сортом плазмообразующего газа. Секции катода выполнены в форме штырей или тонких игл, ориентированных перпендикулярно потоку и расположенных в плоскости, касающейся нижней по потоку границы анодных секций. Электроды установлены в газоразрядной камере таким образом, что их межэлектродные промежутки расположены непосредственно на выходе газового потока из камеры. Расстояние между катодными секциями не превышает межэлектродное расстояние. При подаче на клемму 5 высокого электрического напряжения между катодом и анодом формируется газовый разряд, плазма 6 которого выносится потоком из полости камеры на стерилизуемый объект 7.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Воздух при атмосферном давлении прокачивают между катодом и анодом, на которые подают постоянное электрическое напряжение 15-35 кВ для возбуждения стационарного тлеющего разряда. За счет большой скорости воздушного потока, варьируемой в пределах 30-70 м/с, и особенностей геометрии предлагаемой конструкции электродной системы (штыревые катоды смещены к кромкам анодных пластин, обращенных к выходу потока воздуха из газоразрядной камеры) газоразрядная плазма выносится из межэлектродного промежутка, что приводит к созданию в свободном пространстве вне газоразрядной камеры струи химически активной, но холодной плазмы, направляемой на неподвижный или движущийся стерилизуемый материал. В результате воздействия химически активной плазменной струи на поверхность материала происходит его стерилизация. Струя плазмы и/или стерилизуемый образец перемещаются друг относительно друга с нужной скоростью и в нужном направлении. Длительность экспозиции материала плазменной струей определяется расчетным путем и зависит от типа микроорганизмов, подлежащих инактивации. Возможность использования окружающего атмосферного воздуха в качестве плазмообразующего газа является существенным преимуществом предлагаемого способа, позволяющим упростить процесс стерилизации и снизить его стоимость.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2398598

patent-2398598.pdf

Класс A61L2/14 плазмы, те ионизированного газа

плазменный дезинфектор для биологических тканей -  патент 2526810 (27.08.2014)
индикатор для плазменной стерилизации -  патент 2468822 (10.12.2012)
способ обработки биологической ткани животного или человеческого происхождения, как, например, свиного или бычьего перикарда или сердечных клапанов трупа человека, и соответствующим образом обработанная биологическая ткань -  патент 2456023 (20.07.2012)
индикатор стерилизации -  патент 2454248 (27.06.2012)
способ антисептирования материалов -  патент 2443433 (27.02.2012)
устройство и способ для очистки и дезинфекции жидких, твердых и газообразных веществ -  патент 2415680 (10.04.2011)
устройство для воздействия на биообъект -  патент 2413551 (10.03.2011)
устройство для стерилизации газоразрядной плазмой, образованной из смеси азота и водорода -  патент 2413537 (10.03.2011)
способ стерилизации объектов -  патент 2410120 (27.01.2011)
средство, увеличивающее резерв стволовых клеток в организме -  патент 2405822 (10.12.2010)
Наверх